Space Radio Physics

Головна сторінка	Загальна інформація	Співробітники	Бакалаври	Магістри	Аспіранти	Видатні випускники та кращі студенти	Космічні дослідження	Радіофізична обсерваторія	Радіоастрономія	Контакти
	Національне надбання

Абітурієнту
Документація кафедри

Комплекс для дистанційного зондування навколоземного космічного простору Радіофізичної обсерваторії Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України

Зміст
•    Загальна інформація
•    Радіофізична обсерваторія
•    Міжнародне співробітництво з досліджень навколоземного космічного простору
• Публікації співробітників кафедри космічної радіофізики з досліджень космічного простору за 2007 - 2012 роки

Англійською мовою цю сторінку можна знайти за адресою

Загальна інформація

Постановою кабінету міністрів України № 1709 від 19 грудня 2001 року "Комплекс для дистанційного зондування навколоземного космічного простору Радіофізичної обсерваторії Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України" внесено до державного реєстру наукових об’єктів, що становлять національне надбання України.

Науковий напрямок досліджень, які проводяться на Комплексі, — дослідження фундаментальних процесів у навколоземному космічному просторі методами дистанційного радіозондування.

Створення Радіофізичної обсерваторії як науково-технічної бази для комплексних досліджень навколоземного космічного простору в iнтервалi висот ~50 – 19 000 км та поширення радіохвиль у широкому діапазоні частот (3 кГц – 4 ГГц) завершено в 1980 р. У створенні обсерваторії найзначніший вклад внесли проф. Місюра Всеволод Олександрович, завідувач кафедри космічної радіофізики, яка була заснована у 1964 році, та численні співробітники кафедри (Поднос В. А., Капанін І. І., Півень Л. О., Костров Л. С., Дорохов В. Л., Гармаш К. П. та багато інших). Основу технічних засобів Комплексу складають унiкальнi радiотехнiчнi установки дистанційного зондування, які створені в Харківському університеті на базі спеціальних систем. Результати наукових досліджень, проведених з використанням технічних засобів Комплексу, опублiкованi у більш ніж 450 наукових працях (з 1980 р.), доповідались на 78 конференціях (у тому числі на 34 міжнародних).

У 1995 р. з залученням технічних засобів Комплексу було проведено цикл сумісних міжнародних експериментів за участю вчених України (Харківського університету, РIНАHУ), США та Росії (за результатами робіт опубліковані сумісні статті у провідних міжнародних журналах).

В 1997 – 1999 рр. та 2001 – 2003 рр. на Комплексі виконувались роботи в рамках діяльності Українського науково-технологічного центру в Україні з фінансуванням із США (проектні угоди №№ 471 (проф. Т ирнов О. Ф.), 1772 (проф. Чорногор Л. Ф.) та 1773 (проф. Т ирнов О. Ф.)).

Добре ім’я Комплексу ґрунтується на її науково-дослідницькій роботі. Творчі здібності та ентузіазм науковців кафедри заслужили міжнародну репутацію у головних напрямках досліджень, які охоплюють фізику іоносфери і навколоземного космічного простору, та поширення радіохвиль.

Наукові дослідження, які проводяться на Комплексі, стали основою для дисертацій, які були захищені або готуються до захисту, на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук зі спеціальності "радіофізика":

Допплерівське зондування штучно збуреної середньоширотної іоносфери
(кандидат фізико-математичних наук Леонід Степанович Костров)

Поширення надширокополосних радіосигналів в навколоземному космічному просторі
(кандидат фізико-математичних наук Олег Валерійович Лазоренко)

Дослідження великомасштабних іоносферних збурень, які викликані потужним радіовипромінюванням, з використанням методу часткових відбиттів
(кандидат фізико-математичних наук Костянтин Петрович Гармаш, e-mail: Konstantin.P.Garmash@univer.kharkov.ua )

Розвиток моделей спокійної та збуреної іоносфери з використанням результатів вимірювань радіофізичними методами
(кандидат фізико-математичних наук Іван Григорович Захаров)

Радіофізичні дослідження збурень D-області іоносфери методом часткових відбиттів (кандидат фізико-математичних наук Олександр Михайлович Гоков)

Варіації статистичних характеристик радіосигналів радару часткових відбиттів, викликаних динамічними процесами в мезосфері
(кандидат фізико-математичних наук Сергій Валентинович Панасенко)

Вейвлет-аналіз в задачах дистанційного радіозондування геокосмоса
(Сергій Валерійович Лазоренко)

Комплекс також використовується студентами для проведення наукових досліджень, які служать основою для підготовки дипломних робіт магістра зі спеціальності "радіофізика і електроніка".

Найбільш цікаві теми наукових досліджень включають до себе такі:

Проектування та виготовлення середньочастотних (СЧ) радарів для вимірювання потужних мезосферних електричних полів

Електродинаміка мезосфери

Методи вимірювання потужних мезосферних електричних полів

Магнітосферні та іоносферні бурі ті суббурі

Іоносферні явища та структури мезосферних масштабів

Магнітосферно-іоносферно-атмосферна взаємодія

Електричні поля та їх роль в передачі крупномасштабних збурень в області від літосфери через атмосферу та іоносферу до магнітосфери

Крупномасштабні збурення в навколоземному довкіллі від локалізованих джерел енергії, які включають до себе потужне ВЧ радіовипромінювання, пуски ракет, землетруси тощо

Сигнали-передвісники землетрусів та поліпшення надійності прогнозів землетрусів

Коригування глобальних моделей електронної концентрації з використанням двохчастотних радіомаяків на штучних супутниках Землі

Метод часткових відбиттів

Метод рознесеного прийому сигналів частково відбитих від області D іоносфери

Магнітометричний метод

Метод високочастотного ефекту Допплера

Вимірювання повного електронного вмісту за допомогою глобальної навігаційної системи (ГЛОНАС)

Вимірювання повного електронного вмісту за допомогою супутників "Цикада"

Потужні радіохвилі в іоносфері

Діагностика штучно створених неоднорідностей, що витягнуті вздовж геомагнітного поля, за допомогою двохпозиційного радару

Спалахи спорадичного випромінювання з іоносфери в ДВЧ та УВЧ діапазонах радіохвиль

Сонячна/геомагнітна активність та здоров’я людини

Зміст

Радіофізична обсерваторія

УВЧ радар

Науково-дослідна робота

Кафедра космічної радіофізики є одним із провідних науково-дослідних підрозділів Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Більше 20 дослідників працює разом з викладачами і студентами над проектами, що фінансуються урядом, різними закладами та промисловістю. Вона є єдиною в Україні, яка проводить дослідження процесів у магнітосфері та іоносфері та впливу на ці області збурень різної фізичної природи. Ще в 60-х роках ця група дослідників космічного простору вперше висунула ідею про необхідність проведення комплексних вимірювань і стала їх проводити.

Координати Радіофізичної обсерваторії Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна :

Географічні Геомагнітні

Висота над рівнем моря (м)	Широта (N)	Довгота (E)	Широта (N)	Довгота (E)	Нахилення	Відхилення (W)	L
156	49° 38'	36° 20'	45°.37'	118°.7'	66° 36.8'	6° 19.6'	~2.0

До складу Радіофізичної обсерваторії входять СЧ радар часткових відбиттів, СЧ радар з рознесеними антенами для вимірювання дрейфів середовища в діапазоні висот ~50 – 100 км, ВЧ допплерівський радар (на вертикальних та похилих трасах), радіоприймачі сигналів супутникових радіомаяків, магнітометр, приймальна система в НВЧ діапазоні та іонозонд. Ці інструменти дозволяють досліджувати процеси, які протікають в іоносфері в діапазоні висот від ~60 км до висоти орбіти супутників глобальної навігаційної системи (близько 19 тис. км) та характеристики поширення радіохвиль на багатьох частотах в діапазоні частот 30 кГц –2 ГГц.

Стаціонарні та пересувні СЧ радари

використовуються для дослідження нижньої іоносфери на висотах z = 60 – 115 км методами часткових відбиттів та рознесеного прийому радіосигналів. СЧ радар працює в діапазоні частот 1.5 – 4.5 МГц.

	Елементи антенної гратки СЧ радару Антенна система складається з 16-елементної лінійно-поляризованої передаючої антенної гратки з розмірами 300 × 300 м², приймаючої антенної гратки з круговою поляризацією та перемикача поляризації в 22 дБ.
	Передавач Передавач забезпечує потужність 100 кВт як в імпульсному, так і у безперервному режимах роботи, довжину імпульсу від 20 мкс до безперервного випромінювання та частоту повторення зондуючих імпульсів 1 – 100 Гц.
	Система реєстрації та обробки даних Динамічний діапазон приймача складає 86 дБ, ширина смуги частот на проміжній частоті 60 кГц. Як антена, так і система збору даних можуть перестроюватися від одержання даних часткових відбиттів до одержання даних рознесеного прийому з малою базою.
	Розрізнені збурення, які були зареєстровані на нижньому краю іоносфери під час запуску Космічного Човна в 15:13 МЧ 2 грудня 1992 р. СЧ радар дозволяє досліджувати велику кількість процесів, які протікають у навколоземному космічному просторі, мають різні часові масштаби і можуть бути пов'язані як з природними, так і з антропогенними збуреннями.

Досягнення

Важливим результатом досліджень, які виконані за допомогою СЧ радару, є розробка методу для дистанційної діагностики потужних (В/м) електричних полів у нижній мезосфері. Це є оригінальним та вагомим внеском до вивчення глобального атмосферного електричного ланцюга. Дослідження, які проводяться за допомогою СЧ радару, є складовою частиною міжнародних наукових програм, що організовані Науковим комітетом із сонячно-земної фізики (SCOSTEP) Міжнародної ради науки (ICSU).

Доплерівські ВЧ радари

Стаціонарні та пересувні ВЧ допплерівські радари використовуються для дослідження динаміки іоносферної плазми під час збурень як природного, так і штучного походження.

	Передавальна та приймальна антени Головним елементом радару є задаючий генератор з нестабільністю 10^-11, а сам радар спроможний працювати на декількох частотах у діапазоні частот 1,5 – 30 МГц, які можуть вибиратися з кроком в 0,01 Гц. Для того, щоб максимально розширити діапазони висотного, просторового та часового розрізнення та виявляти варіації з різними часовими масштабами, було розроблено метод для вимірювання параметрів хвильових збурень в F області на похилих та вертикальних трасах.
	Передавач Передавач забезпечує потужність 1 кВт в імпульсному режимі роботи, довжину імпульсу 500 мкс та частоту повторення зондуючих імпульсів 100 – 200 Гц.
	Система реєстрації та обробки даних Динамічний діапазон приймача складає 80 дБ, ширини смуг частот на проміжній частоті — 10 кГц та 20 кГц, ширина смуги частот системи 10 Гц, а інструментальна похибка ~ 0,01 Гц для максимального допплерівського зсуву частоти 5 Гц.

Приймальні системи сигналів супутникових радіомаяків

Діагностика іоносфери за допомогою супутникових сигналів є потужною технологією для дослідження впливу космічної погоди на глобальний розподіл повного електронного вмісту та електронної концентрації. Для проведення таких досліджень на кафедрі є радіоприймачі, що дозволяють реєструвати радіосигнали супутників навігаційних систем “Цикада”, “Глонасс” і “GPS.

	Антена Аналіз вимірювань допплерівського зсуву частоти на двох когерентних частотах дозволяє точно визначити часові та просторові властивості повного електронного вмісту над достатньо великою територією.
	Система реєстрації радісигналів супутників навігаційних систем “Глонасс” і “GPS База даних, які зібрані за допомогою супутників, дозволяє визначати повний електронний вміст та неоднорідну структуру середньоширотної F області за геомагнітно спокійних та збурених умов.
	Система реєстрації радісигналів супутників навігаційної системи “Цикада”
	Залежність повного електронного вмісту від географічної широти та місцевого часу, яка обчислена з реєстрацій сигналів супутникових радіомаяків 30 березня 2004 року.

Магнітометр

Магнітометр встановлено у філії Радіофізичної обсерваторії поблизу селища Граково — одному з найбільш тихому в радіодіапазоні місці — приблизно в 70 км від міста Харкова і приблизно на такій же відстані від Радіофізичної обсерваторії.

Система реєстрації та обробки даних

Експериментальні дані автоматично реєструються на жорсткий диск. Магнітометр та система збору даних реєструють компоненти в південно-північному (H компоненту) та східно-західному (D компоненту) напрямках з інтервалом в пів секунди в діапазоні частот 0,001 – 1 Гц, в якому магнітометр має диференційну характеристику. Частотна залежність рівня внутрішнього шуму така: 0.5 пТл на f = 1 Гц, 5 пТл на f =0.1 Гц, і 50 пТл на f =0.01 Гц. Дані автоматично реєструються на жорсткий диск протягом приблизно двох місяців.

Залежність H компоненти геомагнітного поля від всесвітнього часу, яка була зареєстрована під час надзвичайно великої геомагнітної бурі 30 жовтня 2003 року.

Зміст

Міжнародне співробітництво з досліджень навколоземного космічного простору

Кафедра підтримує тісні стосунки з навчальними та науковими установами у всьому світі та з промисловістю в Україні.

Нинішнє співробітництво включає до себе:

Massachusetts Institute of Technology Haystack Observatory (U.S.A.) http://www.haystack.mit.edu/homepage.html
University of Massachusetts Lowell Center for Atmospheric Research (U.S.A.)
<http://ulcar.uml.edu/>
University of Saskatchewan Institute Space & Atmospheric Studies (Canada) http://www.usask.ca/physics/isas/
University of Electro-Communications Department of Electronic Engineering (Japan)
Clemson University (U.S.A.) <http://www.clemson.edu.html>
Cornell University (U.S.A.) <http://www.cornell.edu.html>
Радіофізичний науково-дослідний інститут (Нижній Новгород, Росія)

Інститут фізики Землі (Москва, Росія)

Зміст

Це видання підготував Розуменко В. Т.
E-mail: Victor.T.Rozumenko@univer.kharkov.ua.
Остання відозміна: 30 січня 2013 року