Метод прогнозирования потока релятивистских электронов на геостационарной орбите
Автор: Потапов А.С., Рыжакова Л.В., Цэгмэд Б.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Математика, механика, информатика
Статья в выпуске: 3 т.17, 2016 года.
Бесплатный доступ
Потоки релятивистских электронов внешнего радиационного пояса представляют серьезную угрозу бортовой аппаратуре космических аппаратов, находящихся на геостационарной орбите, что делает актуальной разработку методов прогноза потоков энергичных частиц в этой области околоземного пространства. Предлагается способ прогноза, основанный на методе множественной регрессии (МР). В настоящее время известен один работающий метод прогноза релятивистских электронов, демонстрируемый на веб-сайте Национальной администрации США по изучению океана и атмосферы (NOAA). Он, однако, основан на единственном предикторе - среднесуточной скорости солнечного ветра, и не может точно предсказывать резкие изменения потоков частиц во время возмущений. На самом деле, для успешного прогноза необходимо учитывать все сложные процессы пополнения внешнего радиационного пояса вследствие ускорения затравочных электронов, а также процессы опустошения потока электронов в области геостационарной орбиты из-за адиабатического переноса и радиальной диффузии. Для этого приходится привлекать в качестве предикторов разнообразные параметры, измеряемые как на земной поверхности, так и в солнечном ветре. Хорошо известны основные параметры, коррелирующие с потоками энергичных электронов: скорость солнечного ветра, плотность и динамическое давление межпланетной плазмы, интенсивность ультранизкочастотных (УНЧ) колебаний перед фронтом магнитосферы и на Земле, поток затравочных электронов (с энергией в сотни эВ) на геостационарной орбите. Мы добавили к ним величину магнитного поля на геостационарной орбите и значение межпланетного электрического поля перед фронтом магнитосферы. Коэффициенты в модели уравнения МР рассчитываются из экспериментальных данных методом наименьших квадратов. Проведенные тесты показали хорошие результаты предлагаемой прогностической модели, включая предсказание поведения потоков в ходе воздействия на магнитосферу высокоскоростных потоков солнечного ветра.
Радиационный пояс, потоки заряженных частиц, релятивистские электроны, солнечный ветер, межпланетная плазма, унч-колебания, магнитосфера
Короткий адрес: https://sciup.org/148177601
IDR: 148177601
Список литературы Метод прогнозирования потока релятивистских электронов на геостационарной орбите
- Space Charging currents and their effects on spacecraft systems/J. B. Reagan //IEEE Trans. Electr. Insul. 1983. Vol. EI-18. P. 345-348.
- Baker D. N. Deep dielectric charging effects due to high energy electrons in the Earth’s outer magnetosphere//J. Electrost.1987. Vol. 20. P. 3-18.
- Электризация спутника на круговой орбите на высоте 20 000 км/В. И. Дегтярев //Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. 1989. Вып. 85. С. 15-26.
- Disturbed space environment may have been related to pager satellite failure/D. N. Baker //EOS, Trans. AGU. 1998. Vol. 79, N 40. P. 477-478.
- Baker D. N., Daglis I. A. Satellite anomalies due to space storms//Space Storms and Space Weather Hazards. New York: Springer, 2001, P. 251-284.
- Popov G. V., Degtjarev V. I., Sheshukov S. S. Radiation conditions modelling at the geostationary orbit//Radiation Belts: Models and Standards. Geophysical Monograph 97/Ed. J. F. Lemaire, D. Heynderickx and D. N. Baker. Washington, DC USA: Published by the AGU, 1996. P. 179. ISBN 0-87590-079-8.
- Mathie R. A., Mann I. R. A correlation between extended intervals of ULF wave power and storm-time geosynchronous relativistic electron flux enhancements//Geophys. Res. Lett. 2000. Vol. 27. P. 3261-3264.
- Mann I. R., O’Brien T. P., Milling D. K. Correlations between ULF wave power, solar wind speed, and relativistic electron flux in the magnetosphere: Solar cycle dependence//J. Atmosph. Solar Terr. Phys. 2004. Vol. 66. P. 187-198.
- Walker A. D. Excitation of field line resonances by MHD waves originating in the solar wind//J. Geophys. Res. 2002. Vol. 107. P. A12.
- Kessel R. L. Solar wind excitation of Pc5 fluctuations in the magnetosphere and on the ground//J. Geophys. Res. 2008. Vol. 113. P. A04202.
- Qualitative estimation of magnetic storm efficiency in producing relativistic electron flux in the earth’s outer radiation belt using geomagnetic pulsations data/V. I. Degtyarev //Advances in Space Research. 2009. Vol. 43. P. 829-836. 2008.07.004 DOI: 10.1016/j.asr
- Связь между геомагнитными пульсациями и увеличением потоков геосинхронных релятивистских электронов во время геомагнитных бурь/В. И. Дегтярев //Солнечно-земная физика. 2010. Вып.14. C. 34-41.
- Potapov A. S., Tsegmed B., Ryzhakova L. V. Relationship between the fluxes of relativistic electrons at geosynchronous orbit and the level of ULF activity on the Earth’s surface and in the solar wind during the 23rd solar activity cycle//Cosmic Research. 2012. Vol. 50, No. 2. P. 124-140.
- Potapov A. S., Tsegmed B., Ryzhakova L. V. Solar cycle variation of “killer” electrons at geosynchronous orbit and electron flux correlation with the solar wind parameters and ULF waves intensity//Acta Astronautica. 2014. Vol. 93, Nо. 1. P. 55-63.
- Prediction of relativistic electron flux at geostationary orbit following storms: Multiple regression analysis/L. E. Simms //J. Geophys. Res. Space Physics. 2014. Vol. 119. P. 3452-3461.
- Lyatsky W., Khazanov G. V. Effect of solar wind density on relativistic electrons at geosynchronous orbit//Geophys. Res. Lett. 2008. Vol. 35. P. 1109-1113.
- Radiation belt electron flux dropouts: Local time, radial, and particle-energy dependence/T. G. Onsager //J. Geophys. Res. 2002. Vol. 107, No. A11. P. 1382-1393.
