• Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Підсумки діяльності Інституту у 2016 році

Протягом року Інститут працював над пріоритетними завданнями Загальнодержавної космічної програми України (проекти «Програма-Н», «Співробітництво-COSPAR», «Іоносат-Наука»); фундаментальними дослідженнями НАН України та ДКА України, зокрема за Програмою НАН України з космічних досліджень; а також виконував 2 проекти 7-ої Рамкової програми ЄС та Програми «Горизонт 2020».

У 2016 році загальна сума фінансування становила 11036,72 тис. грн.

В Інституті отримані найбільш вагомі результати в таких напрямах фундаментальних та прикладних досліджень:

І. Фундаментальні дослідження

Виконано теоретичне узагальнення існуючих постановок і методів вирішення задач автономного оцінювання динамічних параметрів космічних апаратів, керованих гідросиловими системами довільної структури. Проблема оцінювання зведена до використання ефективних формалізованих методів розв'язування систем лінійних рівнянь і нерівностей. Ефективність запропонованих методів проілюстрована результатами комп'ютерного моделювання (акад. НАН України Кунцевич В.М., Волосов В.В., Шевченко В.М.).

Методами розрахункового та натурного експерименту встановлено закономірності впливу аксіальних вібрацій на умови втрати стабільності плоского фронту кристалізації в умовах мікрогравітації. Встановлено виникнення повздовжнього потоку розплаву, який не залежить від частоти вібрацій (при частотах нижче 20 ГЦ) і викликає втрату стабільності фронту, еквівалентну такій, яка відбувається при зростанні швидкості вирощування в 5 разів (чл.-кор. НАН України Федоров О.П.).

Розроблено та досліджено методи визначення за відеозображенням взаємної орієнтації та положення двох космічних апаратів (КА) у процесі їх зближення та стиковки на орбіті. Чисельним моделюванням проведено порівняльний аналіз методів і обґрунтування їх використання у системах технічного зору при створенні перспективного комплексу засобів зближення і захвату «Азимут», розробку якого ведуть організації космічної галузі. Отримані результати є значимим науковим та практичним вкладом у розвиток систем технічного зору (чл.-кор. НАН України Губарев В.Ф., Сальніков М.М., Мельничук С.В., Сімаков В.О.).

Спільне використання узагальненого на клас нелінійних різницевих включень принципу стиснутих відображень і отриманого в аналітичній формі розв'язку мінімаксної задачі, яка визначає оптимальне управління, вирішило проблему оптимальної стабілізації сімейства нелінійних дискретних динамічних систем (акад. НАН України Кунцевич В.М.).

Запропоновано з використанням ідей прямого методу Ляпунова ітераційний алгоритм оптимізації еліпсоїдальних оцінок зверху граничних множин динамічних систем під дією неконтрольованих обмежених зовнішніх збурень (Волосов В.В., Шевченко В.М.).

Розглянуто проблему генерації магнітогідродинамічних (МГД) збурень в сонячних магнітних трубках, що виникла в зв'язку з необхідністю інтерпретації нових спостережних даних з космічних апаратів. У наближенні моделі «тонкого» плазмового сонячного джгута, з застосуванням нових методів рішення диференціальних рівнянь зі змінним коефіцієнтами, отримано дисперсійні рівняння для стійких та нестійких гвинтових МГД мод. Визначено умови розповсюдження вказаних крупномасштабних хвильових мод, які визначають динаміку сонячних магнітних трубок (Черемних О.К., Кришталь О.Н., Ткаченко А.О.).

Проведено детальний аналіз нестисливих мод для сонячних плазмових трубок з однорідно закрученими течією плазми й магнітним полем. Показано, що в цих умовах реалізуються нові, раніше не досліджені, швидкісні МГД моди. Ці моди існують тільки за наявності вертикальної і азимутальної течій плазми. Показано, що частоти коливань цих мод залежать від рівноважних магнітних полів і компонент швидкостей. Особливу увагу було приділено питанню нестійкості зазначених мод. Доведено, що основна гвинтова мода з азимутальним хвильовим числом може бути нестійкою. Показано, що умова переходу цієї моди в нестійкий режим визначається критерієм Кельвіна-Гельмгольца. Також установлено, що моди з азимутальними числами можуть бути нестійкими при досить великих вертикальних швидкостях (Черемних О.К., Ладіков-Роєв Ю.П., Федун В.М. (Великобританія)).

Розвинуто теоретичні уявлення про механізм утворення сонячних плям. В рамках цих уявлень плями розглядаються як спливаючі магнітні силові трубки тороїдального магнітного поля Сонця. Досліджено вплив диференціального обертання Сонця на генерацію магнітного поля. Отримано розв'язок диференціального рівняння, що описує хвилі магнітного поля. Показано, що ці хвилі поширюються у напрямку обертання Сонця. Встановлено, що частота коливань магнітного поля пропорційна широтному добовому обертанню Сонця, що узгоджується з даними спостережень (Логінов О.О., Черемних О.К, Сальніков М.М.).

Досліджено особливості взаємодії сонячного вітру із магнітосферою Землі. Проаналізовано існуючі механізми і розвинуто нові підходи до опису турбулентних процесів. Значна увага приділена опису розвиненої турбулентності і характерним особливостям каскадних моделей. Проведено детальний аналіз флуктуацій магнітного поля в різних областях магнітосфери та плазмі сонячного вітру з використанням сучасних математичних методів (фрактальний, мультифрактальний та вейвлет аналіз). Результати проведеного аналізу дозволяють пояснити багатомасштабну природу турбулентних процесів в перехідних та пограничних областях магнітосфери Землі (Козак Л.В., Черемних С.О.).

За супутниковими вимірюваннями на іоносферних висотах виявлено узгодження полярних акустико-гравітаційних хвиль та УНЧ коливань магнітного і електричних полів в полярних областях. Цей ефект є важливим проявом магнітосферно-іоносферної взаємодії. На основі аналізу вказаних супутникових спостережень зроблено висновок, що електромагнітні УНЧ пульсації магнітосфери є джерелом генерації АГХ в полярній іоносфері. Встановлено, що резонансна генерація АГХ відбувається при співпаданні частоти магнітосферних УНЧ хвиль з частотою Брента-Вяйсяля (Крючков Є.І., Черемних О.К., Федоренко А.К.).

Досліджено поширення акустико-гравітаційних хвиль в горизонтально неоднорідних течіях іоносфери. Показано що області цих течій є природними низькочастотними фільтрами і підсилювачами акустико-гравітаційних хвиль. Врахування цього ефекту дозволило узгодити результати супутникових вимірювань та наземних спостережень АГХ в полярній термосфері (Федоренко А.К., Крючков Є.І., Черемних О.К, Селіванов Ю.О.).

Проведено аналіз комплексних наземно-космічних експериментів з вивчення ефектів акустичного збурення іоносфери. Розроблено терію та числовий алгоритм для моделювання нелінійної параметричної генерації інфразвукового сигналу та його поширення від поверхні Землі до іоносфери. Враховано реальні параметри середовища та ефект трансформації інфразвуку в акустико-гравітаційні хвилі. Розв'язано задачу про спеціальну форму сигналу, яка забезпечує досягнення іоносфери при мінімальній потужності інфразвукової установки (Селіванов Ю.О., Рапопорт Ю.Г., Черемних О.К., за участю ЛЦ ІКД ).

В рамках Європейського проекту PROGRESS 'Prediction of Geospace Radiation Environment and Solar Wind Parameters (Horison 2020-SPACE-2014, GA#637302 розроблено нові методи ідентифікації нелінійних динамічних моделей для прогнозування геомагнітних індексів та процедури їх побудови з використанням оптимізаційних методів. Обгрунтовано новий метод прогнозування поведінки геомагнітних індексів за допомогою локальних показників Ляпунова. На їх основі проведено обчислення горизонту прогнозу Dst індексу (Яценко В.О.)

Досліджено генерацію УНЧ хвиль у магнітосфері Землі поблизу мінімуму альвенівської частоти. Показано, що модель радіально-неоднорідного плазмового циліндра адекватно описує УНЧ-збурення в магнітосфері Землі. Отримано рівняння малих коливань для УНЧ-мод. Показано, що це рівняння враховує швидку магнітозвукових хвилю, що є характерним для відкритої магнітосферної системи. Встановлено, що поява швидкої магнітозвукової хвилі в магнітосферній плазмі призводить до генерації альфвенівських хвиль з дискретним спектром. Це підтверджує, що такі моди генеруються поблизу максимуму альфвенівської частоти. Крім того показано, що дискретні альфвенівські моди генеруються також поблизу мінімуму альфвенівської частоти (Черемних С.О.)

Запропоновано нові методи моделювання та оптимізації перспективних матеріалів теплового захисту космічних апаратів. Отримано нові результати щодо чисельного моделювання композитних матеріалів для теплового захисту космічних апаратів. Розроблено новий метод оцінювання розподілу температури в системі теплового захисту (Яценко В.О.)

На основі розробленої методики виявлення, виділення та оцінювання параметрів атмосферних гравітаційних хвиль (ГХ) досліджено структуру та спектральний склад поля ГХ у верхній термосфері за даними прямих супутникових спостережень. Для роботи використовувались дані вимірювань на супутнику DE 2 за період жовтень 1982 – лютий 1983 (Лізунов Г.В., Скороход Т.В., П'янкова О.В.).

ІІ. Прикладні дослідження

В межах проекту ERA-PLANET (The European Network For Observing Our Changing Planet – Європейська мережа спостереження нашої планети, що змінюється) за підтримки Європейського космічного агентства вперше для України побудовані карти земного покриву з розрізненням 10м на основі розроблюваних методів глибинного навчання. Ці методи реалізовані при розробці технологій прогнозування врожайності озимої пшениці на рівні областей, районів та окремих господарств України використовуються не лише державними органами моніторингу, зокрема, відділом агрометеорології Укргідрометцентру і Мінагрополітики, але і програмою ООН з використання супутникових даних для моніторингу надзвичайних ситуацій UN-SPIDER в якості кращої технології. Спільно з європейськими партнерами, зокрема ESA (European Space Agency – Європейське космічне агентство) та JRC (Joint Research Centre's – Об'єднаний дослідницький центр) передбачається створення Регіонального передопераційного центру супутникового агромоніторингу (Куссуль Н.М., Шелестов А.Ю., Колотій А.В., Яйлимов Б.Й.).

Розроблено теоретичні основи стратегування і підтримки рішень в складних слабкоструктурованих системах на прикладі космічної діяльності. Побудовано з використанням процедур цільового та структурно-функціонального аналізу ієрархічну систему цілей космічної діяльності, вироблено комплексні системи критеріїв та показників для оцінювання якості перспективних космічних проектів і програм та моніторингу результативності виконання поточних проектів. Узагальнено методичні положення теорії прийняття рішень щодо моделювання та аналізу складних об'єктів, розроблено пілотну версію методики багатокритеріального аналізу якості космічних проектів і програм для обґрунтування рішень з розвитку космічної діяльності України (чл.-кор. НАН України Федоров О.П., Самойленко Л.І., Колос Л.М.).

Розглянуто нові підходи щодо можливості побудови сучасних інтелектуальних систем стикування космічних апаратів (КА) з використанням лазерів. Проведено аналіз впливу факторів космосу на функціонування системи стикування космічних апаратів. Розроблено алгоритми вимірювання просторових та кутових координат КА по оптичному зображенню активних маркерів з використанням методу тріангуляції (Яценко В.О., Підгородецька Л.В., Набівач В.Є.)

З метою оптимізації електропружних властивостей активних елементів електромеханічних пристроїв проведено дослідження полімерів з різною хімічною природою наповнювача. В класі композитів з сегрегованою структурою наповнювача (у вигляді тривимірного каркасу в полімерній матриці) створено матеріал, який демонструє високий рівень електричного струму та довготермінову стабільність електричного сенсорного відгуку в режимі реального часу (Клименко Ю.О.)

Розроблено методику спектральних досліджень та відбору тестових об'єктів для території України, потенційно придатних для післястартового радіометричного калібрування супутникових оптико-електронних сенсорів, на основі архівних супутникових даних та створено відповідний векторний геоінформаційний шар (Зєлик Я.І., Чорний С.В., Підгородецька Л.В.)

Запропоновано процедури обробки супутникових зображень для інтегрування в моделі оцінювання стану природних та трансформованих екосистем. Інтегральне оцінювання стану екосистем здійснювалося за усіма складовими біотопу та їх змінами відносно попередніх років. Використання інформації космічного геомоніторингу в зазначених моделях дозволяє фіксувати зміни характеристик екосистем у часі та просторі (Семенів О.В., Підгородецька Л.В.).

Проведено комплекс робіт по створенню в Інституті космічних досліджень НАН України та ДКА України наземно-космічного програмно-апаратного комплексу та інформаційних сервісів для аналізу даних спостережень іоносферних відгуків на розподілені по Земній кулі природні і штучні джерела енерговиділення. Створюваний інформаційний сервіс, через впровадження сучасних інформаційних технологій, сприятиме прогресу в галузі наук про іоносферу, просуванню актуальних прикладних ініціатив, таких як європейська програма Глобального моніторингу і безпеки (GMES) та ін., розробленню методів моніторингу та прогнозування космічної погоди, а також методів діагностики земних катастроф за даними космічних спостережень (Лізунов Г.В., П'янкова О.В., Решетник В.М., Скороход Т.В., Парновський О.С., Власов Д.І., Оліфер Л.А., Ковальчук О.А., Кузьмич А.А.).

You are here: Підсумки діяльності Інституту Підсумки діяльності Інституту у 2016 році