Гелиогеофизические исследования в Арктике: сборник трудов всероссийской конференции, Мурманск, 19-23 сент. 2016г. Апатиты, 2016.

МНОГОЧАСТОТНОЕ РАДИОПРОСВЕЧИВАНИЕ АРКТИЧЕСКОЙ ИОНОСФЕРЫ Г.В. Гивишвили, И.В. Крашенинников, И.Г. Стаханова ФГБУН «Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. ГІушкова РАН» (ИЗМИРАН), Москва e-mail: givi@izmiran.ru Аннотация. Рассматривается метод многочастотного радиопросвечивания ионосферы с использованием высокоэллиптических КА и наземных приемных модулей с особенностями его реализации в Арктическом регионе. Анализируются возможности метода, в частности, энергетический потенциал регистрации частоты отсечки с использованием, как классических импульсных сигналов, так и линейно-частотно модулированного излучения. Обсуждаются физические предпосылки реализации метода и модовая структура трансионограмм. Abstract. The method of multi-frequency radio sounding of the ionosphere using HEO satellites and ground receiving module with the features of its implementation in the Arctic region is considered. The possibilities of the method are analyzed, in particular, the required energy potential for reliable registration of the cutoff frequency on a basis as classical pulse signals, so linearly frequency-modulated radiation. The physical prerequisites for the realization of the method and the transionogramm mode structure are discussed. Введение Мониторинг ионосферы с помощью космических аппаратов (КА) основан на разновидности традиционного вертикального зондирования (ВЗ) ионосферы, при которой ионозонд располагается на борту КА. Впервые эта идея была реализована в 1962 г. [Florida, 1969], после чего было произведено множество пусков КА с высотой орбиты от 508 до 3523 км с ионозондами на борту. Доказавший свою жизнеспособность и востребованность, метод получил название внешнее зондирование (topside sounding), или ВнЗ. Однако, при всех его бесспорных преимуществах, ему также присущ ряд специфических особенностей, ограничивающих его применение, в частности, в вопросах оперативной (в реальном времени) диагностики и краткосрочного прогноза состояния ОКП. Во-первых, большая скорость перемещения проекции низкоорбитальных КА вдоль земной поверхности (8 12 км/с) не позволяет строго разделять временные и пространственные характеристики диагностируемой среды. Во-вторых, задержка между непосредственными измерениями параметров среды, сбросом данных в наземные пункты приема и первичной обработки информации с последующей выдачей результатов в аналитические центры может составлять довольно продолжительное время. В-третьих, ВнЗ определяет, фактически, два параметра: критическую частоту (foF2) и высоту максимума слоя F2 в подспутниковой точке. Структура внутренней ионосферы остается недоступна контролю. В- четвертых, появление КА в зоне прямой видимости над каждым фиксированным пунктом наблюдений (или приема информации) происходит крайне ограниченное время (20-f25 мин), притом, вследствие смещения орбиты по долготе, не чаще одного раза в сутки. В работах [Гивишвили и Иванов-Халодный, 1988; Гивишвили, 1994] был предложен альтернативный метод ионозондового мониторинга ионосферы с помощью использования КА на геостационарной или высокоэллиптической орбите. Энергетические аспекты проблемы тансионосферного радиозондирования для геостационарного КА рассматривались в [Гивишвили и др., 2012] и была предложена реализация метода на основе использования линейно-частотно модулированного сигнала. В данной работе рассматриваются базовые основы метода многочастотного радиопросвечивания ионосферы (трансионосферного радиозондирования) с высокоэллиптических спутников применительно к Арктическому региону. Метод МРПИ - альтернативное решение Метод включает в себя: а) ставку исключительно на просвечивание ионосферы на частотах декаметрового диапазона, близких к границе радиопрозрачности, что исключает резонансное взаимодействие (зондирование) между средой и радиоволной; б) разделение радиопередающих и радиоприемных устройств. Тем самым: а) источником информации становится не традиционная ионограмма, а ионограмма, фиксирующая только сигналы радипросвечивания; б) инструментом измерения становится не ионозонд, а система из одного широкополосного бортового передающего модуля (БПМ) и сети из наземных приемных «Гелиогеофизика в Арктике». Труды всероссийской конференции, Апатиты, 19-2} сентября 2016, с. 11-14. © Полярный геофизический институт, Российская Академия наук, 2016 11