МЕТОДИКА ПОСТАНОВКИ РАКЕТНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОСФЕРЫ ВЫСОКОЧАСТОТНЫМ ИМПЕДАНСНЫМ ЗОНДОМ

© Д.А.Князев, О.В.Мезенова, А.А.Позин
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и научное прогнозирование"
2014 г.

Круг задач, решаемых с помощью исследовательской ракетной техники (ИРТ), постоянно увеличивается и охватывает почти все сферы человеческой деятельности. Среди них особое внимание уделяется исследованию ионосферы. Выделение ионосферы в особую область обусловлено не только особенностями её физических свойств, но и спецификой применяемых экспериментальных методов исследований, которые позволяют существенно уточнить нынешние аналитические модели поведения ионосферы применительно к потребностям практики.

При разработке методики измерений с помощью движущихся ракет необходимо учитывать то, что интерпретация результатов должна быть ориентирована на параметры невозмущенной среды.

Для измерения электронной концентрации используется высокочастотный импедансный зонд типа ЗИ-3. Зонд предназначен для измерения электрической ёмкости между телескопической штыревой антенной и корпусом головной части (ГЧ) ракеты на фиксированных частотах. Обработка характеристик Зонда позволяет определить концентрацию заряженных частиц.

Ионосферная область начинается с высоты 60 км (слой D). Область D (60–90км) характеризуется слабой ионизацией и, соответственно, небольшой концентрацией заряженных частиц. Поэтому целесообразно начинать проведение измерений на высоте около 85 км, где концентрация заряженных частиц примерно равна 0,4*109 м-3 в дневное время и 0,75*108 м-3 — в ночное. На высотах 100–110 км наблюдается спорадический слой, характеризующийся резким повышением электронной концентрации. Для этого Зонд должен обладать достаточно широким диапазоном и высокой точностью.

При проведении ракетного эксперимента (РЭ) следует учитывать тот факт, что ракета на некоторых участках полета своим корпусом может «затенять» поток ионов, так как тепловые скорости ионов меньше скорости полёта ракеты. Предлагается решить эту проблему путём определения оптимального времени и места проведения РЭ. Для получения корректной информации необходимо выбирать угол погружения Солнца под горизонт такой, чтобы высота тени Земли была ниже или выше запускаемой ракеты в зависимости от вида пуска (дневной или ночной).

С целью увеличения точности измерений необходимо обеспечить получение данных о солнечной активности и вариации геомагнитного поля, а также повысить надёжность электронных и механических систем Зонда путём наработки полного цикла его испытаний.