Спутник «Космос-1809»

Спутник Космос-1809 (К-1809) был запущен на круговую орюиту с апогеем 980 км, перигеем 950 км, наклонением 82.5° 18 декабря 1986 г. и проработал до 21 мая 1993 г. Космос-1809 был копией ИСЗ Интеркосмос-19 с системой импульсного зондирования ионосферы. Основная задача - построение профиля верхней ионосферы по заданию Росгидромета - решалась только в первой половине 1987 г. После исчерпаниея ресурсов ионосферной станции ИС-338 диагностическая аппаратура включалась под научные программы ИЗМИРАН и ИПГ [1], в ходе выполнения которых было изучено:

• воздействие афтершоков Спитакского землетрясения 1988 г. на верхнюю ионосферу, обнаружены специфические КНЧ шумы [2];
• изменение параметров приземной плазмы над мощным СДВ радиопередатчиком, зарегистрированы дакты с горячими электронами и ионами [3];
• возмущение внешней ионосферы над мощным КВ нагревным стендом Сура и в магнитосопряженной области (всего около сотни совместных включений), наблюдались: разогрев электронов, резкий рост КНЧ-ОНЧ излучений и их прохождение в магнитосопряженную область [4];
• эффекты воздействия мощных взрывов на ионосферу (свыше 10 ПЯВ), обнаружено образование долгоживущих структур, поддерживающихмя прохождением вистлеров [5,6];
• взаимодействие тайфунов с ионосферой, в отдельных случаях наблюдалось формирование "глаза" тайфуна в ионосфере за сутки до того, как он появился в атмосфере [7,8].

В МЦД передана вся база оцифрованных данных наблюдений ИСЗ Космос-1809 (свыше 500 сбросов информации).

В настоящее время в лаборатории электрических и магнитных полей в магнитосфере проводится углубленный анализ информации со спутника Космос-1809, содержащейся на CD-диске, составленном в 1995 г. Ю.А.Романовским (ИПГ) и В.М.Костиным (ИЗМИРАН). На диске представлены  52 оцифрованные магнитные ленты, содержащие наблюдения активных экспериментов, а также программы обработки научной информации для наиболее успешно работавших приборов:

• ИС-2 - импедансный зонд для измерения плотности электронов, Г.П.Комраков (НИРФИ);
• КМ-9 - высокочастотный зонд для измерения Те в области 600-5000°, В.В.Афонин (ИКИ);
• ДЭП - детектор электрического поля, ВМ.Чмырев, П.П.Пущаев, Е.П.Трушкина (ИЗМИРАН);
• АНЧ-2МЕ - измерения э/м поля в отдельных фиксированных каналах, Я.П.Соболев, О.Я.Овчаренко (ИЗМИРАН)

На спутнике был установлен прибор АНЧ-2МЕ для регистрации сигналов в диапазоне 0,07 ÷ 20 кГц. На наземные приемные пункты (ИЗМИРАН, Апатиты, Панска Вес) транслировалась электрическая составляющая в аналоговом виде во всей полосе частот. По штатной телеметрии с прибора АНЧ-2МЕ транслировалась информация с 5-канального спектроанализатора с центральными частотами fo = 140, 450, 800, 4500 и 15000 Гц с полосой Δf = fo/8. Для измерения плотности плазмы Ne и флуктуаций плазмы ΔNe на спутнике был установлен высокочастотный импедансный зонд ИЗ-2. В 1987 г. был проведен эксперимент по регистрации на ИСЗ К-1809 сигналов ОНЧ передатчика УПД-8 на частотах 15 и 19,1 кГц ( φ = 64°24'N, λ= 41°32'E, P = 300 кВт). На спутнике было зарегистрировано КНЧ излучение в диапазоне 70 – 400 Гц, коррелированное с импульсами ОНЧ-передатчика, уширение спектров сигналов передатчика на величину Δf ≅ 200 - 400 Гц и возрастание потока ионов в диапазоне энергий 15 ÷ 700 эВ. Была проведена работа по организации одновременных наблюдений сигналов наземных передатчиков на двух спутниках. Подобный эксперимент был проведен на спутниках К-1809 и Dynamic Explorer (DE-1) в 1989 г. На спутниках К-1809 и ДЕ-1 проводилась регистрация сигналов наземного передатчика на частоте 15 кГц (Хабаровск, Р = 300 кВт) в зоне над передатчиком (К-1809, ДЕ-1), в магнитосопряженной области в южном полушарии (К-1809) и в приэкваториальной зоне на высоте 15-16 тысяч км (ДЕ-1). На спутниках было зарегистрировано увеличение длительности импульса передатчика до 300 мс, связанное с распространением сигналов по различным траекториям. По измерениям Ne и ΔNe на спутнике К-1809 были обнаружены ионосферные неоднородности с размерами ≤ 100 км и флуктуациями плотности электронов до нескольких процентов от Ne. Предполагается, что из-за наличия этих неоднородностей возможно распространение сигналов передатчика по различным траекториям [3,9-10].

7.12.1988 г. произошло землетрясение в Армении, после которого в течение трех месяцев наблюдались афтершоки. Было выделено несколько орбит ИСЗ К-1809, траектории которых проходили над районом афтершоков. При анализе ОНЧ-информации было обнаружено уширение спектров сигналов следующих наземных ОНЧ передатчиков: станции α, расположенной вблизи г.Краснодара (φ = 45°N, λ = 38,7°E, P = 500 кВт) и навигационной станции Ω, расположенной на острове Реюньон (φ = 20,9°S, λ = 55,3°E, географические координаты сопряженной точки: φ = 35°N, λ = 50°E, Р = 10 кВт). Область регистрации на спутнике уширенных спектров сигналов станций α и Ω составляла примерно 10° по широте и долготе. На двух витках 10552 (20.01.89 за 3,3 часа до афтершока с энергетическим классом 8,3) и 10827 (8.02.89 за 50 мин до афтершока с энергетическим классом 8) одновременно с трансляцией на наземные пункты аналоговой ОНЧ информации проводилась регистрация фильтровых каналов и информации с прибора ИЗ-2 (Ne и ΔNe). В области над эпицентром были зарегистрированы плазменные неоднородности с ΔNe ~ 6-8% от Ne и с пространственным масштабом ~10 км вдоль орбиты спутника. Можно предположить, что землетрясения приводят к появлению в верхней ионосфере мелкомасштабных неоднородностей, на которых возможно рассеяние электромагнитных волн и существенное Допплеровское смещение (Δf = k·v/2π), приводящее к уширению спектра наземных станций, k – волновой вектор, v – вектор локальной скорости спутника [11].

В июне – июле 1992 г. на станции расположенной в Гаване (Куба), проводилась регистрация аналоговой ОНЧ информации со спутника Космос-1809 в области широт 0 ÷ 50°N и долгот 64° ÷ 100°W. На спутнике регистрировались сигналы от молниевых разрядов, вызванных тайфунами в Карибском районе, которые сопровождались необычно высокой грозовой активностью. 26 июня 1992 г. на витке 27871 в ночное время (04.22 UT) максимальное количество молниевых разрядов наблюдалось на широтах 25°N ÷ 35°N и долготе 94°W и достигало 60 импульсов в секунду. Подобная ситуация наблюдалась в период с 26 июня по 2 июля 1992 г. [12].

1. Авдюшин С.И., Ветчинкин Н.В., Козлов С.И., Петров Н.Н, Романовский Ю.А. Программа "Активные эксперименты и антропогенные эффекты в ионосфере"; организация, аппаратно-методическое обеспечение, основные результаты исследований // Космич. исслед. Т.31. № 1. С. 3-25. 1993.
2. Chmyrev V.M., Isaev N.V., Serebryakova O.N., Sorokin V.M., Sobolev Ya. P. Small-scale plasma inhomogeneities and correlated ELF emissions in the ionosphere over earthquake region // J. Atm. Solar-Terr. Phys. Vol. 59. No. 9. P. 967-974. 1997.
3. Sonwalkar V.S., Inan U.S., Bell T.F., Helliwell R.A., Chmyrev V.M., Sobolev Ya.P., Ovcharenko O.Ya. and Selegej V. Simultaneous observations of VLF ground transmitter signals on the DE 1 and COSMOS 1809 satellites: Detection of magnetospheric caustic and a duct // J. Geophys. Res. V. 99. No. A9. P.17511-17522. 1994.
4. Костин В.М., Романовский Ю.А., Чмырев В.М. и др. Спутниковые исследования возмущений внешней ионосферы при воздействии мощных КВ радиоволн на F область ионосферы // Космич. исслед. Т. 31. С.84-89. 1993.
5. Костин В.М., Мурашов В.Н. Экспериментальные исследования возможностей спутникового радиомониторинга подземных ядерных испытаний // Рожденная атомным веком / Под ред. А.П.Васильева.М.: ССК МО. Ч.3. С.178-191. 2002.
6. Беляев Г.Г., Костин В.М., Овчаренко О.Я., Трушкина Е.П. Вариации параметров плазмы верхней ионосферы после подземных ядерных испытаний // Сб. трудов V международной конференции "Солнечно-земные связи и физика предвестников землетрясений". ИКИР ДВО РАН. 2010.
7. ИсаевН.В., Сорокин В.М., Чмырев В.М., Серебрякова О.Н. Электрические поля в ионосфере, связанные с морскими штормами и тайфунами // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 42. № 5. С. 670-675. 2002.
8. Исаев Н.В., Костин В.М., Беляев Г.Г., Овчаренко О.Я., Трушкина Е.П. Возмущения верхней ионосферы, вызванные тайфунами // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 50. № 2. С. 253-264. 2010.
   
9. В. М. Чмырев, М. М. Могилевский, О. А. Молчанов, Л. П. Соболев, Е. Е. Титова, Т. А. Яхнина, Р. II, Сунчелеев, В, А. Гладышев, Н. В. Баранец, Н. В. Джорджио, Ю. И. Гальперин, А. В. Стрельцов. Параметрическое возбуждение КНЧ волн и ускорение ионов при инжекции сильных ОНЧ волн в ионосферу. Космические исследования, 1989. Вып.2, с.248-257.
10. T. F. Bell, U. S. Inan, D. Lauben, V. S. Sonwalkar, R. A. Helliwell, Ya. P. Sobolev and V. M. Chmyrev, S. Gonzalez . DE-1 and COSMOS 1809 observations of lower hybrid waves excited by VLF whistler mode waves. GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 21, NO. 8, PAGES 653-656, APRIL 15, 1994.
11.  Я.П.Соболев, Ю.М.Михайлов, О.В.Капустина. Триггерные ОНЧ-излучения, наблюдаемые на спутниках Космос-1809, ИК-24 и ИК-25. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Сб. тезисов ИКИ РАН, Москва. Ноябрь 13-17. 2006.
12. Sobolev Ya.P., Mikhailov Yu.M. Typhoons in Caribbean region registered on satellites in VLF band // Geomagnetic field and ionosphere variations. Proc. of Second INDO-RUSSIAN Symposium on Nature and Variations of the Geomagnetic Field. Moscow, 28-31 July 1997 / Ed. Kanonidi Kh., Ruzhin Yu. M: IZMIRAN, 1998. P.230-231.