Очень быстрый вертикальный ионозонд
Учёные из Научно-исследовательского радиофизического института (НИРФИ) ННГУ создали быстрый вертикальный ионозонд, способный регистрировать ионограммы, следы отражённых от ионосферы радиосигналов, менее, чем за секунду (0,9 с).
На данный момент в мире 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 учёных, создан уникальный инструмент для диагностики быстрых процессов в ионосфере. Научные результаты опубликованы в журнале Remote Sensing.
Макет вертикального ионозонда для определения профиля электронной концентрации ионосферной плазмы собрали и сконфигурировали в НИРФИ, на базе молодёжной лаборатории института. Теперь, после проведения успешных испытаний, он готовится ко 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 трёх коротковолновых передатчиков и фазированной антенной решётки из 144 элементов, излучает в зенит мощные радиоволны. Чтобы оценить масштаб возмущений, которые стенд создаёт в верхних слоях атмосферы, и построить расширенную модель состояния ионосферной плазмы, учёным необходима диагностика в точках, удалённых от стенда. С помощью нового скоростного вертикального ионозонда в 2022 году планируется оборудовать новые пункты диагностики. Комплекты оборудования для мониторинга развернут на полигонах в Республике Крым, в Татарстане, а также в Нижегородской области.
«Ионосферные исследования во всём мире строятся по этому принципу: чем больше пунктов приема сигнала, тем лучше, — рассказывает Алексей Шиндин, директор НИРФИ, куратор проекта. — 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 дешёвая альтернатива спутниковой связи.