Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation
Russian Academy of Sciences
( founded in 1939 )
Home  UP  Research Projects Services Info News Events Personal Archive

 Laboratory for Ionospheric satellite investigations


 Head of laboratory:   candidate of phys.-math. sci. Prutensky Igor Sergeevich
 The scientists:  principal scientific associate, Dr. of phys.-math. sci. Izhovkina Nadezhda Ignatievna, senior research scientist Depuev Victor Hakimovich, scientific associate Pustovalova Ljubov Veniaminovna.

Лаборатория спутниковых исследований ионосферы (до 1987 г. - лаборатория экспериментальных работ) была создана с целью развития в ИЗМИРАН радиофизических методов исследования ионосферы Земли с борта космических аппаратов. В качестве основного метода предполагалось использовать радиозондирование внешней ионосферы от высоты спутника до высоты максимума электронной концентрации слоя F2 (NmF2). Первоначально для этого были разработаны бортовые ионозонды на фиксированных частотах, которые устанавливались на спутнике «Космос 381» и ракете «Вертикаль».

С начала 70-х годов в лаборатории совместно с СКБ ФП ИЗМИРАН разрабатывается первый в мире цифровой ионозонд на 338 фиксированных частотах ИС-338. 27 февраля 1979 г. спутник Интеркосмос-19 с ионозондом на борту был успешно запущен с космодрома Плесецк. Приборы для импульсного зондирования ионосферы сверху уже неоднократно использовались в спутниковых экспериментах (ИСЗ - "Alouette", ISIS-1, ISIS-2, "Космос-381" и др.). Oднако в научной программе ИК-19 эти измерения приобретают особое значение в связи с проводимыми одновременно измерениями концентраций электронов и ионов, электронной температуры и энергетических спектров электронов вдоль орбиты спутника, а также оптических эмиссий, измерениями космической радиации и исследованиями волновых процессов в диапазонах низких и высоких частот. Фактически спутник Интеркосмос-19 представлял собой комплексную космическую геофизическую лабораторию. Результаты этого проекта по целому ряду параметров остаются непревзойденными и по сей день.


Карта глобального распределения электронной концентрации (критической частоты foF2) максимума ночного F2-слоя по данным вертикального зондирования с ИСЗ «Интеркосмос-19» (июль 1980г.)


Реконструкция меридионального сечения ионосферы, полученная на основе ионограмм внешнего зондирования с ИСЗ «Интеркосмос-19»

Эксперимент по спутниковому зондированию был повторен на борту спутника Космос 1809 в декабре 1986 г. На спутнике был установлен также ионозонд ИС-338 с несколько измененными параметрами кодирования ионограмм.

Эксперименты по внешнему зондированию проводились также на спутнике КОРОНАС-И с использованием волнового комплекса СОРС (солнечный радиоспектрометр), в состав которого входил активный возбудитель плазменных резонансов (ВПР) – упрощенный вариант бортового ионозонда.
       Аналог ИС-338 был установлен Институтом прикладной геофизики им. ак. Федорова на борту орбитальной космической станции «МИР». В подготовке и проведении эксперимента, а также в интерпретации полученной научной информации принимала участие лаборатория спутниковых исследований ионосферы ИЗМИРАН.

С середины 70-х годов в лаборатории развивается новое направление - ВЧ радиоспектрометрия ионосферы. С помощью аппаратуры (плазменный радиоспектрометр, УКВ спектрометр «Искра», измеритель импеданса антенны), разработанной в лаборатории спутниковых исследований ионосферы ИЗМИРАН совместно с Центром космических исследований ПАН (Варшава, Польша) были проведены измерения спектров плазменных и искусственных излучений в РЧ диапазоне в целом ряде космических экспериментов:
1975 - советско-французский ракетный эксперимент АРАКС
1979 - 1981 -волновые измерения на спутнике Интеркосмос-19
1986 - 1988 волновые измерения на спутнике Космос 1809
1991 - 1992 волновые измерения на спутнике АПЭКС (Интеркосмос-25)
1994 - солнечный радиоспектрометр СОРС на спутнике КОРОНАС-И


Пример регистрации плазменных неоднородностей в ночной полярной ионосфере на спутнике АПЭКС


Пример регистрации главного ионосферного провала, экваториальной аномалии и других особенностей внешней ионосферы на спутнике АПЭКС


Пример регистрации широкополосного излучения над Европой на спутнике АПЭКС


Пример регистрации динамического спектра плазменных излучений в активном эксперименте с инжекцией электронного и плазменного пучков на спутнике АПЭКС



Примеры экспериментальных данных, полученных волновым комплексом СОРС на борту спутника КОРОНАС-И.
Верхняя панель: работа возбудителя плазменных резонансов (ВПР).
Нижняя панель: примеры регистрации динамических спектров измерителем модуля импеданса антенны (MIM), плазменным радиоспектрометром (PRS) и УКВ спектрометром «Искра» (VHA)

В настоящее время лаборатория спутниковых исследований ионосферы ИЗМИРАН принимает участие в реализации проектов с использованием малых космических аппаратов «КОМПАС-2» и "Вулкан". В рамках этих экспериментов ставится задача по выявлению ионосферных предвестников природных и техногенных катастроф. Лаборатория спутниковых исследований ионосферы ИЗМИРАН и Центр космических исследований ПАН приступили к разработке радиоспектрометра-детектора для дальней космической миссии к Солнцу в рамках проекта "Интергелиозонд" для исследования солнечного радиоизлучения и плазменных измерений в ионосфере Земли, солнечном ветре, ионосфере Венеры и межпланетной среде.