Состояние исследований в Казахстане по приоритетам научно-технологического развития. Космические исследования (стр. 16 )

Осуществлен анализ рынка космической отрасли. Сформирован облик спутника, подготовлено техническое задание к его разработке [96]. Дан анализ спутниковых систем связи и телевещания, рынка спутниковой связи. Обосновано создание геостационарного спутника связи [97].

По сообщению Института космических исследований Казахстана (ИКИ) проработаны три типа отечественных спутников: геофизический, дистанционный и связи. Первый будет отвечать за исследование предвестников землетрясений, второй - зондировать поверхность Земли, а третий обеспечит современную связь. Если вопрос обеспечения национальным телевизионным и радиовещанием решается с помощью геостационарного спутника «Казсат», то персональная спутниковая связь, телефония и передача данных остается открытым вопросом. В этом контексте участие в проекте низкоорбитальной системы персональной спутниковой связи и передачи данных таких как "Гонец-П", «Orbcomm» или «Inmarsat» позволит Казахстану создать наземную инфраструктуру для организации в диапазонах 0,3-0,4 Ггц зональной, сельской связи, передачи данных мониторинга окружающей среды, а также развернуть единый наземный комплекс приема информации о местонахождении и состоянии подвижных объектов. В частности, проект «Гонец» включает в себя: 1 этап "Гонец" - низкоорбитальная система связи типа "Электронная почта"; 2 этап "Золотник" - многофункциональная система спутниковой связи. В систему первого этапа входит шесть спутников, обращающихся по орбитам высотой около 1400-1500 км с наклонением 82,6° в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (по три аппарата в каждой). Всего в системе "Гонец-П" будет задействовано 48 космических аппаратов на вышеуказанной орбите. В качестве потенциальных пользователей к данной системе проявили интерес Министерство внутренних дел, Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды, Министерство по чрезвычайным ситуациям, Национальная компания "KEGOC", Национальная компания "КазТрансОйл" и другие [98].

В соответствии с проектом создания многофункциональной системы персональной спутниковой связи "Гонец-М" созданы программно-технические средства интеграции космических систем связи с конечным пользователем. Осуществлено их пилотное внедрение [99,100].

Создан пункт оценки всемирного времени и параметров вращения Земли. Разработано программное обеспечение управления комплексом слежения за космическими аппаратами дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Изготовлены облучатели антенны для обеспечения приема информации ДЗЗ на несущих частотах 8192 и 466,5 МГц, а также с метеорологических спутников. Подготовлены методики предварительной обработки информации ДЗЗ [101,102].

Модернизируются технические средства радиополигона "Орбита". Разработаны техническое задание и проект модернизации Усовершенствованы система управления и синхронизации приемного комплекса ТНА-57М, установка для приема сигналов с космических аппаратов и оптических устройств. Восстановлена система управления поворотным устройством антенны ТНА-57М [103]. Изготовлен и смонтирован тиристорный привод, включающий силовую часть и контроллер для управления антенной в режиме слежения за объектом. Созданы единая система синхронизации измерительных устройств и локальная сеть, объединяющая технические средства полигона. Проведена юстировка антенны ТНА-57М [104]. В плане создания информационно-коммуникационной инфраструктуры систем дистанционного обучения для космической деятельности сформулированы требования к инфраструктуре. Предложено использование геостационарных систем спутниковой связи. Рассчитаны параметры земных станций спутниковой связи. Проанализирована возможность использования в сети дистанционного обучения оборудования радиорелейных, волоконно-оптических линий связи и систем радиодоступа [105].

Проанализированы характеристики существующих телепортов спутниковой связи и вещания. Разработаны концепция создания и техническое задание национальной системы телепортов спутниковой связи [106]. Обоснованы требования к космическому сегменту системы спутникового цифрового телерадиовещания. Разработаны технические предложения по созданию наземного сегмента системы спутникового цифрового телерадиовещания [107].

Разработаны технологические и технических решения для создания базовой корпоративной информационно-телекоммуникационной сети космической инфраструктуры Разработаны архитектура корпоративной сети, структура комплекса технических средств. Проанализированы возможности типизации коммуникационных узлов [108].

В целях разработки технологических основ создания и применения спутниковых информационно-телекоммуникационных систем и обеспечения их безопасности проанализированы защищенность и безопасность объектов информационных космических технологий. Исследованы объекты криптографической защиты в спутниковых информационно-телекоммуникационных системах. Созданы модели сокрытия информации при передаче данных на основе методов динамического хаоса [109]. Разработаны: спутниковая транспортная среда; система электронных услуг на базе продуктов с открытыми кодами; пилотный сегмент спутниковой системы связи с центром космического мониторинга с использованием частотного ресурса казахстанского спутника KazSat. Введен в опытную эксплуатацию макетный образец системы формирования тематических информационных ресурсов по космической деятельности для объекта пилотной зоны корпоративной информационной телекоммуникационной сети космической инфраструктуры [110].

2.1.6 Исследование астрономических объектов космическими средствами

По данному направлению исследованы физические характеристики туманностей и звезд на ранних стадиях эволюции, изучена структура атмосферы в северном и южном полушариях планеты Сатурн. Получен комплекс зональных спектров. Проведены наблюдения фотосферы Солнца. Обработаны спектрофотометрические и фильтровые снимки активных областей. Исследованы собственные движения солнечных пятен. Сделан прогноз следующего цикла солнечной активности. Определены физические, эволюционные, спектрофотометрические и фотометрические характеристики звезд различных типов, включая солнечные аналоги и Солнце. Созданы теория внешних атмосфер звезд (звездного ветра) с учетом давления фотосферного излучения, динамические модели внешних атмосфер активных ядер галактик. Разработана однородная система спектрофотометрических стандартов, пригодных для наблюдения слабых объектов. Получены данные о структуре и пространственно-временных вариациях атмосфер Земли, планет земного типа (Марс) и планет-гигантов (Юпитер, Сатурн), различных слоев солнечной атмосферы. Показано, что одновременное резкое увеличение скорости, плотности и температуры солнечного ветра является причиной возникновения магнитных бурь. Отмечена возможность прогнозирования возникновения 88 % магнитных бурь. Создана база данных физических характеристик звeзд, имеющих планеты [111-116].

Проведены исследования происхождения и ранней эволюции тесных двойных систем в звездных группировках. Изучено изменение галактического космического излучения в гелиомагнитосфере. Выявлены механизмы его модуляции.

Установлены изменение во времени и корреляция дополнительного потока частиц в верхних слоях атмосферы Земли с солнечной активностью, объяснена природа явления. Результаты могут быть использованы в расчетах радиационной обстановки в верхних слоях атмосферы Земли [117].

Рассчитана эволюция инфракрасных спектров планетарных туманностей. Дан анализ моделей динамики газовых облаков в поле излучения квазаров. Создан программный комплекс "Ирбис" для моделирования разреженной космической плазмы [118-120]. Проведена серия измерений нейтронной компоненты космических лучей. [121].

2. 1.7. Геофизические исследования космическими средствами

Проводится изучение физической природы мезосферных (серебристых) облаков (МСО). Серебристые облака, образующиеся в земной атмосфере в зоне мезопаузы на высоте около 85 км, представляют важный объект изучения в общем комплексе геофизических исследований. Они являются единственным индикатором динамических процессов в мезосфере (перемещение атмосферных масс и их волновые движения) Серебристые облака отражают физические процессы в верхних слоях атмосферы, зависящие от ряда факторов, в том числе и от солнечной активности. Наблюдения из космоса дают возможность установить их глобальное распределение, что при наземных наблюдениях затруднено из-за погодных условий, ограниченного времени видимости их в зоне сумеречного сегмента и из-за отсутствия достаточного количества наблюдательных станций. Не исключена возможность опасного воздействия МСО на космические аппараты на начальном этапе запуска. Вполне актуальным является выяснение вопроса о влиянии ракетных запусков над территорией Казахстана на состояние верхней атмосферы. И здесь серебристые облака могут служить индикатором аномалий, создаваемых в мезосфере в периоды запусков ракет разной мощности и с разным составом топлива.

Наблюдения МСО выполнялись в рамках КЭ"Мезосфера" программ "Полет-М" (1994 г.) и "Полет-М2" (1998 г.) с целью установления времени их появления, географического расположения и динамики. Получены цветные фотоснимки и видеозаписи уникального случая появления серебристых облаков над Казахстаном [35, 122].

Проведено экспедиционное наблюдение серебристых облаков в период их летней видимости. Составлены алгоритмы фотограмметрической компьютерной обработки цифровых изображений полей серебристых облаков для картирования их расположения в проекции на земную поверхность. Разработана каскадно-вероятностная модель расчета параметров космического излучения. Показана возможность применения преобразования Гильберта для исследования изменения фаз временных рядов интенсивности космического излучения и общего содержания озона. Изучено воздействие вторичного космического излучения на оптические свойства верхних слоев атмосферы. Изготовлен измерительный комплекс "Гроза" (система ELIS-TS) для регистрации статического атмосферного электричества и высокочастотной составляющей электрического поля. Подготовлены методика и программа обработки оптических изображений, полученных с МКС [123].