Методическая специфика дистанционной оптической диагностики энергетических и электродинамических характеристик полярной ионосферы с орбит перспективных российских КА в интересах решения научных и прикладных задач

Дистанционная диагностика состояния полярной ионосферы базируется на решении обратной задачи, т.е. на восстановлении распределений энергетических характеристик высыпающихся заряженных частиц из интенсивности конкретных эмиссий верхней атмосферы. Получение этих распределений из орбитальных изображений в каждом из диапазонов спектра имеет свои методические особенности. Например в видимом диапазоне (имаджер Авровизор-ВИС/МП на орбите перспективного КА Метеор-МП) потребуется коррекция авроральных изображений на альбедо эффект от подстилающей поверхности, которая существенно уточняет границы мелкомасштабных форм и распределения энергетических характеристик. В отличие от эмиссий видимого спектра, наблюдаемых на ночной стороне, как с Земли, так и с орбиты, эмиссии молекул азота и атомов кислорода и водорода, излучаемые в диапазоне длин волн 120-180 нм «видны» только с орбиты как на ночной, так и на освещенной стороне благодаря нижележащему слою молекулярного кислорода, который частично поглощает фон dayglow, создаваемый солнечным ультрафиолетом. При этом необходима дополнительная коррекция освещенной части ВУФ-изображений и выделение свечения, возбужденного высыпающимися заряженными частицами. С высокоапогейной орбиты (типа Молния) авроральный овал может наблюдаться целиком практически непрерывно. Серия последовательных ВУФ-изображений позволит наблюдать за глобальной динамикой развития магнитных бурь и суббурь. За время экспозиции изображений (десятки секунд) полосовые изображающие камеры Авровизор-ВУФ позволят получать глобальное распределение потока энергии высыпающихся электронов и их средней энергии и отобразят границы и крупномасштабную структуру аврорального овала по электронам. Изображающий спектрограф обеспечит получение распределения средней энергии высыпающихся протонов благодаря селекции авроральной эмиссии Ly-α от геокорональной. Конечным продуктом орбитальной дистанционной диагностики характеристик полярной ионосферы являются глобальные и локальные распределения поперечных ионосферных проводимостей интегрированных по высоте с учетом вклада как электронов, так и протонов. Одновременные измерения характеристик плазмы в окрестности спутников с помощью комплекса приборов Аврора+ обеспечат мгновенный контроль характеристик источника, т.е. распределения заряженных частиц, продольных токов и градиентов магнитного и электрического поля, а также волн в различных диапазонах, при этом проекция магнитной силовой трубки в ионосферу, которую пересекает спутник, всегда будет в поле зрения ВУФ-приборов. Данные орбитальной диагностики вместе с информационной поддержкой приборов наземного комплекса (магнитометрия, фотометрия, риометрия, радиостенды) обеспечат условия для научных исследований и контроля состояния полярной ионосферы в интересах решения прикладных задач. Для расчетов геометрических и геомагнитных сопряжений орбитальных изображений эмиссий с ц.м. КА и конкретными точками на Земле будет использоваться разрабатываемая диалоговая программа «Вектор», а с помощью блока ситуационного анализа этой программы можно будет заранее прогнозировать одновременные пересечения одной и той же магнитной силовой трубки КА, расположенными как на высокоапогейных, так и на низкоапогейных орбитах, что позволит эффективней использовать условия перспективной космической лаборатории.