Ионосфера - это ионизованная часть верхней атмосферы Земли, расположенная на высотах примерно от 50 км до 1000 км, в которой электроны, ионы и нейтральные частицы образуют ионосферную плазму. Основным источником ионизации является излучение Солнца. Свойства ионосферы сильно изменчивы во времени: в зависимости от времени года, с течением суток, циклом солнечной активности.
Ионосфера оказывает значительное влияние на распространение радиоволн. Благодаря ей возможна радиосвязь на дальние расстояния. Свободные электроны, возникающие при ионизации, вносят основной вклад в процессы взаимодействия с радиоволнами. В зависимости от плотности заряженных частиц, ионосферу принято делить на три области: D — 50 90 км, Е^ 90-150 км и Б^выше 150 км над поверхностью Земли соответственно. Область F подразделяют на области F1 (150-200 км) и F2 (2001000 км). Максимальная концентрация электронов находится на высотах 250-400 км и достигает порядка 105-106 см-3.
Изучение ионосферы важно для понимания процессов распространения радиоволн в естественной плазме и сложных явлений, связанных с солнечной активностью, процессами в магнитосфере, вариациями магнитного поля Земли и др.
Исследования ионосферы методом воздействия радиоволн ведутся с 60х годов. Теоретически предсказано [1, 2], что при воздействии мощной радиоволны на ионосферу с частотами, совпадающими с плазменной частотой и кратными частоте гиромагнитного вращения электронов, должны генерироваться сверхмелкомасштабные (СММ) неоднородности, поперечный размер которых составляет порядка нескольких десятков сантиметров. На данный момент подобные неоднородности ионосферной плазмы изучены недостаточно. Прямых экспериментов, подтверждающих генерацию сверхмелкомасштабных неоднородностей нет. Есть только косвенные экспериментальные свидетельства генерации СММ вблизи двойного гирорезонанса [3]. В связи с этим, была выдвинута идея нагревного эксперимента по детектированию данного типа неоднородностей.
Идея эксперимента заключается в использовании метода ракурсного рассеяния радиоволн для детектирования анизотропных магнитоориентированных сверхмелкомасштабных ионосферных неоднородностей, сгенерированных мощнвш радиоизлучением стенда «Сура» [4]. В качестве пробник радиосигналов планируется исполвзоватв сигналы глобальных навигационных спутниковых систем. Во-первых, частоты, при которых будет происходить эффективное ракурсное рассеяние (1-3 ГГц), совпадают с частотами спутниковых радиосигналов. Во-вторых, наиболее подходящей является система ГЛОНАСС, так как каждый спутник передает радиосигнал с частотным разделением, поэтому, легко можно определить конкретный спутник.
Целью данной работы является постановка эксперимента по надёжной регистрации сигналов навигационных спутников рассеянных на сверхмелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностях.
Для достижения цели необходимо решить данные задачи:
• реализовать алгоритм расчёта траекторий космических аппаратов ГЛОНАСС,
• рассчитать координаты зеркального контура для различных высот расположения возмущённой области,
• определить промежутки времени, в течение которых возможен приём рассеянного сигнала.
Таким образом предложена постановка эксперимента при которой, возможна надёжная регистрация сигналов навигационных спутников рассеянных на сверхмелкомасштабных искусственних ионосферных неоднородностях.
Бвш разработан комплекс программ, позволяющий прогнозироватв траектории космических аппаратов ГЛОНАСС, рассчитывать координаты зеркального контура для различных высот расположения возмущённой области, а также определять промежутки времени, в течение которых возможен приём рассеянного сигнала. Программу можно эффективно использовать при планирования и проведении будущих экспериментов по исследованию искусственных СММ неоднородностей ионосферной плазмы.
