Ученые ИСЗФ СО РАН и МГУ разработают новые методы мониторинга и прогноза состояния ионосферы

Ученые Института солнечно-земной физики СО РАН (Иркутск) и Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова в рамках работы по гранту Российского научного фонда намерены создать методы мониторинга и прогноза состояния ионосферы и качества высокоточной навигации с применением интеллектуального анализа данных. 

Сумма гранта составляет 7 млн рублей в год, он рассчитан на 2023 –2025 годы. Значимость проекта и востребованность ожидаемых результатов определяется тем, что навигационные и радарные системы, работоспособность которых зависит от состояния ионосферы, все больше участвуют в экономической деятельности, в том числе в развитии беспилотных технологий и контроля космических объектов.

По словам руководителя группы, кандидата физико-математических наук, ведущего научного сотрудника ИСЗФ СО РАН Юрия Владимировича Ясюкевича, обеспечить радиотехнические системы оперативной информацией о состоянии ионосферы для достижения максимальных технических характеристик — это важная научно-практическая задача: 

«Когда радиосигналы, в том числе сигналы навигационных систем ГЛОНАСС и GPS, проходят через ионосферу — ионизированную часть атмосферы Земли — они могут значительно искажаться. Наша задача — спрогнозировать области, в которых эти искажения происходят. Сейчас мы не всегда можем снизить негативные эффекты от них, так как нет точной оперативной информации о состоянии ионосферы. Чтобы прогнозировать риски и планировать проведение работ, крайне важно знать не только то, что происходит сейчас, но и то, что будет происходить в ближайшие часы и дни», — прокомментировал Юрий Ясюкевич.

Сегодня построением карт состояния ионосферы занимаются семь крупнейших международных центров, они являются ассоциированными членами международной службы спутниковых навигационных систем (IGS). Эти центры расположены в Китае, США, Евросоюзе и Канаде. Совместная работа иркутских и московских ученых поможет сделать шаг к созданию центра международного уровня в России. Это даст возможность получать среднесрочный (на один—два дня) прогноз состояния ионосферы.

По словам основного исполнителя проекта, кандидата физико-математических наук, доцента Московского государственного университета Артема Михайловича Падохина, научная школа, созданная профессором Вячеславом Евгеньевичем Куницыным на кафедре физики атмосферы МГУ, уже не одно десятилетие занимается разработкой новых технологий мониторинга ионосферы:

«На нашей кафедре была создана технология томографии ионосферы, которая отмечена государственной премией. Сейчас дошли и до построения глобальных ионосферных карт на основе данных GPS и ГЛОНАСС — именно они нужны для решения практических задач, в том числе повышения точности работы радиотехнических систем», — отметил Артем Падохин.

Ключевых задач проекта четыре: развитие методов построения глобальных ионосферных карт и повышение их точности на территории Российской Федерации; разработка методов прогнозирования ионосферы с применением современных методов интеллектуального анализа данных; разработка новых технологий определения областей ионосферы, где происходят возмущения; разработка методов прогноза погрешностей навигации на основе ГЛОНАСС и GPS.

Как напомнил основной исполнитель проекта профессор кафедры «Автоматика, телемеханика и связь» Иркутского государственного университета путей сообщения, ведущий научный сотрудник ИСЗФ СО РАН доктор технических наук Владислав Владимирович Демьянов, серьезных прорывов в научно-технической деятельности можно ожидать только на стыке нескольких наук — как фундаментальных, так и прикладных.

«Тема нашей работы — как раз такой случай. С одной стороны, мы имеем сложную и чрезвычайно изменчивую среду распространения радиосигналов навигационных спутников — земную ионосферу, а с другой, не менее сложную техническую систему — комплекс глобальных навигационных спутниковых систем и наземных сетей измерительных станций. Научная проблема состоит в том, чтобы максимально учесть физическую природу ионосферы в работе комплекса систем высокоточной навигации. Хотя бум технологий спутниковой навигации продолжается уже с начала 2000-х годов, земная ионосфера остается камнем преткновения на пути развития любых новейших технологий навигации. Развитие наземных опорных измерительных сетей радионавигационных параметров в России и за рубежом дает отличную возможность обеспечивать любых пользователей навигационным сервисом с погрешностью до десятых долей метра. Но и здесь ионосфера остается пока основным источником нестационарных погрешностей навигационных определений, что определяет актуальность и практическую значимость нашей работы», — сказал Владислав Демьянов.

Над проектом будет работать коллектив из десяти человек с привлечением студентов и аспирантов иркутских и московских вузов.

«Наш коллектив — один из наиболее активных в области изучения ионосферы: за последние пять лет подготовлено около 100 публикаций в научных журналах, которые индексируются в международной базе данных Web of Science, разработаны новые методы и программно-аппаратные средства. Одним из крупнейших достижений стало создание открытого сервиса SIMuRG для автоматизации исследований неоднородностей ионосферы. Развивается международное сотрудничество с Китаем и Индией. Мы уверены, что работа будет плодотворная и полезная, и задачи, которые мы сформулировали, будут решены», — подчеркнул Юрий Ясюкевич.

Пресс-служба ИСЗФ СО РАН