Геокосмічні збурення, що супроводжували старти ракет з космодрому Байконур

Луо, Ю, 1Чорногор, ЛФ, Жданко, ЄГ
1Харківський національний університет імені В.Н.Каразіна, Харків, Україна
Kinemat. fiz. nebesnyh tel (Online) 2022, 38(6):3-24
Мова: українська
Анотація: 

Старт ракети має енергетику, порівнянну з енергетикою багатьох природних процесів. Енерговиділення для великих ракет досягає 10... 100 ТДж, а потужність двигунів — 0.1...1 ТВт. Енерговиділення в одиниці об’єму набагато перевищує питомий енерговміст і енерговиділення всіх природних процесів. У процесі старту та польоту великої ракети виникають збурення у підстильній поверхні, атмосфері, іоносфері та навіть у магнітосфері. Ефекти ракет із працюючими двигунами досліджують понад 60 років. Результати досліджень опубліковано у сотнях статей, довідкових посібниках і монографіях. Як виявилося, ефекти, що виникають, мають велику різноманітність. Краще інших досліджено ефекти поблизу траєкторії ракети, а саме області зниженої концентрації (іоносферні «діри»), а також генерацію інфразвукових і атмосферних гравітаційних хвиль (хвиль щільності). Помітне місце приділялося вивченню геомагнітного ефекту. Для досліджень застосовувалися методи ефекту Допплера, Фарадея, некогерентного розсіяння, іонозонди, магнітометричний метод та ін. Ефекти, що супроводжують старти та польоти ракет, активно досліджуються і в даний час. Протягом багатьох років вивчаються великомасштабні (1...10 Мм) збурення, що виникають після стартів ракет. Їхнє вивчення дозволяє краще зрозуміти механізми поширення збурень від ракети на глобальні відстані, взаємодію підсистем у системі Земля — атмосфера — іоносфера — магнітосфера, екологічні наслідки стартів і польотів ракет із працюючими двигунами. Збурення, що виникають в атмосфері та геокосмосі, істотно залежать від стану атмосферно-космічної погоди, часу доби, сезону та фази циклу сонячної активності. Навіть при старті двох однакових ракет збурення у згаданій системі можуть сильно відрізнятися. Слід мати на увазі, що ракети відрізняються потужністю, траєкторіями, складом палива та розташуванням космодромів. Тому вивчення реакції підсистем на старти та польоти ракет залишається актуальним завданням. Метою цієї роботи є опис результатів аналізу іоносферних ефектів ракет типу «Союз» та «Протон», що стартували у період 24-го циклу сонячної активності з космодрому Байконур. Для спостереження ефектів в іоносфері, викликаних стартами з космодрому Байконур ракет «Союз» і «Протон», використовувався допплерівський радар вертикального зондування. Вимірювання, як правило, ведуться на двох фіксованих частотах — 3.2 і 4.2 МГц. Менша з них ефективна при дослідженні динамічних процесів у E- і F1-шарах, а більша — у F1- і F2-шарах. Проаналізовано параметри іоносферних збурень, що послідували за стартами 81 ракети «Союз» та 53 ракет «Протон» з космодрому Байконур у 2009…2021 рр. Підтверджено, що є кілька груп часів запізнення можливої реакції іоносфери на старт і політ ракет. Значення цих часів змінювалися в широких межах (від 10 до 300 хв). Групам часів запізнення відповідає декілька груп позірних горизонтальних швидкостей поширення збурень (100… 200 м/с, 390 ± 23 м/с, 0.97 ± 0.10 км/с, 1.28 ± 0.13 км/с, 1.68 ± 0.13 км/с; 2.07 ± 0.13 км/с, а також порядку 8 км/с). Такі швидкості мають повільні атмосферні гравітаційні хвилі, атмосферні гравітаційні хвилі техногенного походження, ударні хвилі щільності, повільні та звичайні МГД-хвилі. Згенеровані збурення (крім ударно-хвильових), як правило, були квазіперіодичними. Період становив від 5 до 20 хв, а амплітуда допплерівського зміщення частоти — 0.1...0.3 Гц. Відносна амплітуда квазіперіодичних варіацій концентрації електронів зазвичай становила 1…10 %, рідше досягала 20 %.

Ключові слова: 24-й цикл сонячної активності, іоносферні ефекти, допплерівське зміщення частоти, допплерівське радіозондування, допплерівський спектр, квазіперіодичне збурення, позірна швидкість, старти та польоти ракет, статистичний аналіз, час запізнення

Повний текст (PDF)