Нижегородские ученые создали самый быстрый в мире вертикальный ионозонд
Ученые Научно-исследовательского радиофизического института (НИРФИ) ННГУ создали быстрый вертикальный ионозонд, способный регистрировать ионограммы, следы отраженных от ионосферы радиосигналов, менее, чем за секунду.
В мире сегодня нет других подобных устройств, которые могли бы работать с такой скоростью и при этом непрерывно, в течение длительного времени. Лучшие из известных приборов демонстрируют временное разрешение в несколько секунд. Таким образом, по словам ученых, создан уникальный инструмент для диагностики быстрых процессов в ионосфере. Научные результаты опубликованы в высокорейтинговом швейцарском научном журнале по дистанционному зондированию Remote Sensing в 2022 году.
Макет вертикального ионозонда для определения профиля электронной концентрации ионосферной плазмы был собран и сконфигурирован в НИРФИ на базе молодежной лаборатории института. Сегодня после проведения успешных испытаний он готовится к вводу в непрерывную эксплуатацию сразу на нескольких экспериментально-опытных базах НИРФИ. В том числе — на полигоне «Васильсурск», где расположен нагревный стенд СУРА, многофункциональный комплекс для исследования околоземного и космического пространства.
Нагревный стенд, состоящий из трех коротковолновых передатчиков и фазированной антенной решетки из 144 элементов, излучает в зенит мощные радиоволны. Чтобы оценить масштаб возмущений, которые стенд создает в верхних слоях атмосферы, и построить расширенную модель состояния ионосферной плазмы, ученым необходима диагностика в точках, удаленных от стенда. С помощью скоростного вертикального ионозонда в 2022 году планируется открыть новые пункты диагностики. Комплекты оборудования для мониторинга развернут на полигонах в Республике Крым, в Татарстане, а также в Нижегородской области.
Алексей Шиндин, директор НИРФИ, куратор проекта: «Ионосферные исследования во всем мире строятся по этому принципу: чем больше пунктов приема сигнала, тем лучше. Мы использовали все современные достижения в области цифровой обработки радиосигналов и создали автономный комплект оборудования, который можно расположить в нужной точке, развернуть антенну и начать принимать данные. В мире сейчас действует около 200 ионозондов.
В России их пока единицы, это очень мало для огромной территории нашей страны. Поэтому мы ожидаем, что на наши приборы будет спрос. Наш ионозонд обладает кратно меньшей стоимостью, а функционал – лучше того, что может предложить мировой рынок. Мы смогли обеспечить беспрецедентную скорость регистрации ионограмм вертикального зондирования и опубликовали результат испытаний. Оборудование отработало в высокоскоростном режиме сутки без неполадок. Мы будем и дальше развивать эти технологии и продвигать в НИРФИ задачу самостоятельного изготовления диагностического оборудования».
В разработке использовались общедоступные комплектующие, чтобы в будущем создать сеть пунктов диагностики ионосферы и уменьшить затраты на производство подобных ионозондов. Кроме того, исследовательская группа разработала программное обеспечение, которое позволяет транслировать ионограммы в реальном времени с высоким пространственным разрешением.
Помимо фундаментальных исследований, скоростная диагностика ионосферы может послужить улучшению качества коротковолновой радиосвязи и оперативной передачи информации на расстояние в несколько тысяч километров, что имеет большое значение для оборонной промышленности и для бизнеса, как более гибкая и дешевая альтернатива спутниковой связи.
