Отдел космических лучей

Проекты, гранты и сотрудничество отдела космических лучей
ИЗМИРАН за последние 10 лет.
Проект или сотрудничество.
Цель
Программы
Программа Президиума РАН
"Нейтринная физика" Проект 2.2
"Исследование модуляционных
эффектов галактических и
солнечных космических лучей
(http://www.neutrino.inr.ru).
Программа Президиума РАН
№8 «Нейтринная физика и
нейтринная астрофизика»,
подпрограмма "Физика
космических лучей", проект 2.2
"Космические лучи в
гелиосферных процессах по
наземным наблюдениям"
(http://www.neutrino.inr.ru).
Программа Президиума РАН
№10 «Фундаментальные свойства
материи и астрофизика»,
подпрограмма "Физика
космических лучей", проект 2
"Космические лучи в
гелиосферных процессах по
наземным и стратосферным
наблюдениям"
(http://www.neutrino.inr.ru).
Программа Президиума РАН
№22 «Фундаментальные
проблемы исследований и
освоения Солнечной системы»,
направление "Солнце и
гелиосфера ", тема "Гелиосфера и
галактические космические
лучи":
раздел 2.11.1 "Исследование
изменения долготного
распределения космических
лучей перед приходом к Земле
фронтов больших межпланетных
возмущений. Выявить признаки
предвестников геомагнитных
бурь в этих событиях и
реализовать их поиск в реальном
времени "(2012).
раздел 2.11.1 "Связь наземных
вариаций космических лучей с
различными структурами и
процессами в солнечном
ветре"(2013).
Антарктида (в рамках
Федеральной целевой программы
«Мировой океан»,
http://ccor.ocean.ru/content/view)
Изучение модуляционных эффектов космических лучей в
широких временных и энергетических масштабах с помощью
результатов непрерывного мониторинга космического
излучения на сети станций. Экспериментальная часть работы
включает непрерывную регистрацию нейтронной компоненты
космических
лучей
сетью
нейтронных
мониторов,
расположенных на территории России. Оперативный анализ
данных мониторинга дает информацию о вариациях
космических лучей, вызванных солнечной активностью.
Получение новых знаний о физических процессах,
ответственных за модуляционные эффекты в космических
лучах, спорадические и рекуррентные явления на Солнце и в
межпланетной среде и их взаимосвязи с динамикой потоков
высокоэнергичных частиц на орбите Земли. Целью проекта в
его
экспериментальной
части
является
накопление
многолетних рядов наблюдений космических лучей и их
научный анализ в связи с явлениями в гелиосфере и в
околоземном пространстве.
20032008
Получение новых знаний о физических процессах,
ответственных за спорадические явления на Солнце и в
межпланетной среде и их взаимосвязи с динамикой потоков
высокоэнергичных частиц на орбите Земли.
20122014
1) Исследование поведения плотности и анизотропии КЛ в
начальной фазе Форбуш-понижений и связь этого поведения с
параметрами солнечных источников и соответствующих
межпланетных
возмущений
(Кооперация
Афинский
Университет, Институт Ионосферы Казахстана).
2) Усовершенствование методики и алгоритма получения в
реальном времени плотности космических лучей и вектора
первой гармоники анизотропии за каждый час регистрации и
организация их публикации в реальном времени. Изучение
изменения долготного распределения космических лучей
перед приходом к Земле фронтов больших межпланетных
возмущений от западных источников. Выявление признаков
предвестников геомагнитных бурь в этих событиях.
2012 –
2014
Непрерывный
мониторинг
нейтронной
компоненты
космических лучей и сопутствующих метеорологических
параметров на антарктической станции космических лучей
“Мирный” во время 52-61ой Российских Антарктических
2006 –
2015
20092011
Организация и проведение
экспедиции для обеспечения
непрерывных наблюдений
вариаций космических лучей на
различных российских станциях
космических лучей.
Финансирование - РФФИ и РАН
Экспедиций.
Мыс Шмидта -1998;
Норильск – 2000, 2002;
Магадан-2003; 2009
Иркутск-2004;
Якутск, Новосибирск – 2008.
Государственные контракты
Государственный контракт
Мин. Науки №14.740.11.0609
«Разработка и внедрение
методики учета температурного
эффекта мюонной компоненты
космических лучей, применяемых
для диагностики межпланетной
среды в окрестностях Земли и
анализа глобальных атмосферных
процессов» (www.kadryedu.ru)
Создание методики учета вклада температуры в данные
наземных измерений мюонной компоненты космических
лучей в реальном времени, для диагностики межпланетного
пространства по наземным данным мировой сети станций
космических лучей. Выполнение работы обеспечивало
достижение научных результатов мирового уровня,
подготовку и закрепление в сфере науки и образования
научных и научно-педагогических кадров, формирование
эффективных и жизнеспособных научных коллективов.
20102012
Международные контракты
Международный
многонациональный проект
(США, Россия, Австралия) проект
"Космический корабль Земля".
Special contract (SPC-98-4035)
with Air Force Research Laboratory
EOARD/AFMC F617089-98WE064 “Monitoring and
Investigation of Ground Level Solar
Cosmic Ray Enhancements by
Means of High Altitude Neutron
Monitor”.
ИНТАС 2000-0810
“Improvement of methods of control
and prognosis of periods of
dangerous influence of space
weather on satellite’s electronics”
ИНТАС 2000-0752
“Key parameters for space weather”
Международный
многонациональный проект ЕС
"База данных нейтронных
мониторов высокого разрешения
nmdb" программы EU FP7, грант
213007 (http://www.nmdb.eu).
Контракт «Принятие участия в
создании международной
системы радиационного
мониторинга космического
пространства» в рамках
программы «Развитие
космической деятельности в
Республике Казахстан на 20052007 годы»
Контракт «Создание методики
раннего предупреждения начала
солнечного протонного и
нейтронного возрастания на
Нейтронные мониторы на высоких широтах можно
стратегически разместить таким образом, что получится
наблюдательная сеть с высоким угловым разрешением,
вполне конкурентоспособная с современными детекторами
частиц на космических аппаратах. "Космический корабль
Земля" - многонациональный проект, цель которого привести
такую сеть в действие. Рассматриваются 9 станций мировой
сети, 4 из которых в России (Норильск, Тикси, Апатиты и
Мыс Шмидта), на которых усовершенствовано оборудование
по стандарту проекта "Космический корабль Земля".
19982003
Создание базы данных отказов спутниковых систем (включая
спутники серии «Космос»), исследование влияния различных
компонент КЛ на отказы спутников на различных орбитах и
их зависимости от космической погоды.
20012003
Определение факторов космической погоды, существенно
влияющих на жизнедеятельность людей и работу различных
систем.
Создание базы http://previ.obspm.fr/hidden3/search.php данных
европейских нейтронных мониторов с последующим
дополнением данных других нейтронных мониторов Мировой
сети. Создание приложения Viewer nmdb для визуализации
всех данных, содержащихся в базе nmdb и создание ряда
приложений для работы непосредственно с базой данных
nmdb.
Цель: Создание центра оперативной обработки в реальном
времени в Алма-Ате (20 нейтронных мониторов мировой сети
станций, доступных в реальном времени). Проведение
исследования протонных и нейтронных возрастаний на
высокогорных низкоширотных станциях для использования
результатов этих работ в режиме реального времени.
20012003
Цель сформулирована как создание постоянно действующей
системы выделения солнечного протонного и нейтронного
возрастания в реальном времени по данным низкоширотных
высокогорных детекторов космических лучей для научных
20082012
20082009
20052007
основе мониторинга сети
нейтронных мониторов реального
времени» в рамках программы
«Развитие космической
деятельности в Республике
Казахстан на 2008-2012 годы»
Контракт «Разработка методики
прогнозирования вероятности
протонных событий по
комплексным солнечным
наблюдениям» в рамках проекта
«Исследовать особенности
структуры и динамики
магнитосферы, ионосферы и
вариаций космических лучей с
целью диагностики околоземного
космического пространства»
Межгосударственный контракт
«Изучение пространственновременных особенностей потока и
флюенса высокоэнергичных
электронов на геостационарных
орбитах с целью диагностики и
прогноза» в рамках программы
республики Казахстан
«Прикладные научные
исследования в области
космической деятельности» на
2015-2017 годы.
Сотрудничество в области
высшего, послевузовского
образования и науки между
Западно-Казахстанским
университетом и ИЗМИРАН.
задач и задач Космической погоды. В рамках проекта решены
задачи: 1) разработка методики раннего предупреждения
начала солнечного протонного и нейтронного возрастания на
основе мониторинга сети нейтронных мониторов реального
времени; 2) создание постоянно действующей системы
выделения возрастания в реальном времени по данным
наземных детекторов космических лучей.
Разработать
методику
прогнозирования
вероятности
протонных событий. Исследовать влияние количества,
мощности и положения рентгеновских вспышек на
вероятность протонного возрастания. Исследовать влияние
количеств
и
мощности
произошедших
протонных
возрастаний на вероятность нового протонного возрастания.
Исследовать влияние уровня рентгеновского фона на
вероятность
протонного
возрастания.
Определить
оптимальные параметры модели вероятности протонных
событий для различных энергетических диапазонов.
2013
Изучение поведения высокоэнергичных электронов на
геостационарных орбитах и выявление периодов опасных
возрастаний потоков электронов и основные особенности
ситуаций в межпланетном пространстве и ближнем космосе.
Установление
количественных
связей
флюенса
высокоэнергичных электронов на геостационарных орбитах с
выявленными параметрами межпланетного пространства и
ближнего космоса и на этой основе создать модель вариаций
высокоэнергичных электронов, позволяющую предсказывать
их суточный флюенс в ближайшие дни.
20152017
Контактное лицо: Барадосова М.,
inter_dep@wksu.kz, inter_dep@mail.ru
090000 г. Уральск, КР, пр. Достык, 162.
тел/факс 8(7112) 512632б 260377
260377,
20132017
РФФИ проект 03-07-90389-в
“Информационная система
реального времени для
реализации мониторинга
космических лучей”
(http://cr0.izmiran.ru/mosc/main.htm).
Основной целью проекта является разработка и создание
информационной системы реального времени для реализации
мониторинга космических лучей. Такая система должна
обеспечить сбор данных в реальном времени, их передачу в
базу данных и свободный и эффективный доступ в online
режиме
к
результатам
непрерывного
мониторинга
космических лучей. Кроме того, она должна иметь достаточно
гибкую архитектуру для того, чтобы иметь возможность
реализовать ее на различных станциях космических лучей.
20032005
РФФИ проект 07-02-00915-а
“Поиск предвестников магнитных
бурь по данным мировой сети
мюонных телескопов и
нейтронных мониторов”
(http://www.rfbr.ru/rffi/ru).
Изучение динамики интенсивности космических лучей в
присутствии крупномасштабных возмущений солнечного
ветра представляет большой интерес в связи с возможностью
использования результатов в оперативном прогнозе
появления межпланетных возмущений на орбите Земли и
создаваемых ими геомагнитных бурь. Выявление таких
предвестников как изменение 3-мерной анизотропии
интенсивности космических лучей, предпонижения и
предповышения интенсивности.
Создание и развитие методов для исследований вариаций
космических в реальном времени разработать и реализовать
задачу определения плотности космических лучей и вектора
анизотропии методом глобальной спектрографической
съемки (GSM), получения в реальном времени долготного
распределения космических лучей, используемого для
20072009
8(7112)
РФФИ проекты
РФФИ проект 11-02-01478-а
“Создание и развитие методов
исследования вариаций
космических лучей в реальном
времени”
(http://www.rfbr.ru/rffi/ru).
20112013
РФФИ проект 12-07-00227-а
“База данных мировой сети
мюонных телескопов с часовым
временным разрешением и
обновлением в реальном
времени”
(http://cr0.izmiran.rssi.ru/gmdnet).
РФФИ проект 04-02-16763-а
“Возмущения солнечного ветра,
космических лучей и магнитного
поля Земли в пяти циклах
солнечной активности”
(http://www.rfbr.ru/rffi/ru).
РФФИ проект 06-02-39028ГФЕН_а “Мониторинг и прогноз
состояния околоземного
космического пространства на
основе данных большого числа
станций космических лучей”
(http://www.rfbr.ru/rffi/ru).
РФФИ проект 02-02-16992-а
“Влияние эволюции глобального
магнитного поля Солнца на
долговременные вариации
галактических космических
лучей” (http://www.rfbr.ru/rffi/ru).
РФФИ проект 05-02-17251-а
“Связь различных компонент и
индексов глобального магнитного
поля Солнца с долговременными
вариациями галактических
космических лучей”
(http://www.rfbr.ru/rffi/ru).
РФФИ проект 04-02-16149-а
“Исследование ускорения и
переноса космических лучей
высоких и сверхвысоких энергий
в Галактике”
(http://www.rfbr.ru/rffi/ru).
диагностики межпланетной среды, выработка алертного
сигнала GLE и оценка спектра солнечных протонов. В каждом
случае разработаны соответствующие Интернет проекты для
публикации результатов в реальном времени.
Создание инструмента для исследований вариаций плотности
и анизотропии космических лучей на основе данных mddb
(muon detector data base) Мировой сети мюонных телескопов,
готовых к обмену детекторов и, в первую очередь, российских
мюонных телескопов. Создание приложения Viewer mddb для
визуализации всех данных, содержащихся в базе mddb и
создание ряда приложений для работы непосредственно с
базой данных mddb.
Цель проекта - получить новую информацию о структуре и
динамике всех крупномасштабных возмущений солнечного
ветра за 42 года, об их связи с событиями на Солнце и на
Земле, расширить и усовершенствовать каталог Форбушэффектов
для
комплексного
изучения
солнечных,
межпланетных и геомагнитных бурь.
Цель проекта - получить новую информацию о связи
вариаций галактических и солнечных космических лучей (в
первую очередь, их анизотропии), с различными
проявлениями солнечной активности, со структурой и
динамикой солнечного ветра и его крупномасштабных
возмущений, с возмущениями магнитного поля Земли.
Для достижения главной цели в предлагаемом проекте
должны быть решены две основные задачи. Первая –
выполнить работы по модернизации станции Тибет
(Yangbajing) в результате чего данные этих станций должны
быть доступны в реальном времени через Интернет. Это, в
основном, задача китайской стороны, нами будет оказана
методическая и, возможно, некоторая техническая помощь.
Вторая, совместная, – приступить к изучению вариаций
космических лучей, магнитного поля Земли и, опосредовано,
солнечного ветра в последних циклах солнечной активности.
Цель проекта – получить новую информацию о характере
связи модуляции галактических космических лучей (ГКЛ) с
эволюцией
глобального
магнитного
поля
Солнца.
Полученные результаты использованы для диагностики и
прогнозирования состояния гелиосферы на основе изменений
глобального магнитного поля Солнца и потока ГКЛ. В рамках
данного проекта проведен расчет вариаций ГКЛ с точностью,
позволившей
создать
методику
долгосрочного
и
краткосрочного прогнозирования потока ГКЛ.
Цель проекта – получить новую информацию о модуляции
галактических космических лучей (КЛ), вызванную
изменением различных компонент и индексов глобального
магнитного поля Солнца. Предполагается изучение солнечноземных связей в пяти последних циклах солнечной
активности (СА) на основе исследования изменений
характеристик магнитного поля Солнца и вариаций потока
КЛ. Полученные результаты можно будет использовать для
диагностики состояния гелиосферы и лучшего понимания
механизма выхода солнечного магнитного поля в гелиосферу.
Основной
задачей
проекта
является
теоретическое
исследование ускорения и переноса космических лучей с
энергиями примерно до 3·1018 эВ в Галактике и
интерпретация данных по энергетическому спектру, составу и
анизотропии космических лучей и, в частности, объяснения
изломов в степенном спектре частиц при энергиях 3·1015 эВ и
3·1017 - 1018 эВ. Предполагается исследовать ускорение частиц
на ударных волнах в остатках сверхновых с учетом сильной
20122014
20042006
20062009
20022004
20052007
20042006
РФФИ проект 07-02-00028-а
“Исследование ускорения и
распространения космических
лучей вплоть до предельных
энергий, достижимых в
галактических источниках”
(http://www.rfbr.ru/rffi/ru).
РФФИ проект 10-02-00110-а
“Ускорение и перенос
космических лучей в Галактике и
во Вселенной в целом”
(http://www.rfbr.ru/rffi/ru).
РФФИ проект 13-02-00056-а
“Ускорение и распространение
космических лучей
галактического и
внегалактического
происхождения”
(http://www.rfbr.ru/rffi/ru).
потоковой неустойчивости ускоряемых частиц и нелинейной
диссипации возникающей при этом турбулентности.
Подобная же проблема будет рассмотрена для случая
ускорения частиц ансамблем случайных сферических
ударных волн, что может моделировать условия,
возникающие в ассоциациях массивных звезд с сильным
звездным ветром.
Основной
задачей
проекта
является
теоретическое
исследование процессов ускорения и распространения
космических лучей галактического происхождения в
широком интервале энергий вплоть до 10 19-1020 эВ с
использованием имеющихся экспериментальных данных по
энергетическому спектру, составу и анизотропии частиц,
наблюдаемых у Земли, и с привлечением данных гамма- и
рентгеновской астрономии. Особое внимание будет уделено
объяснению структуры энергетического спектра космических
лучей, включающей изломы при энергиях 3·10 15 эВ и 1018 эВ,
выяснению предела ускорения космических лучей в
галактических источниках, и исследованию перехода от
галактических к внегалактическим космическим лучам в
наблюдаемом спектре частиц предположительно при
энергиях 1017 – 1019 эВ.
Основной
задачей
проекта
является
теоретическое
исследование ускорения и переноса космических лучей в
Галактике и во Вселенной в целом и интерпретация данных
по энергетическому спектру, составу и анизотропии
космических лучей с энергиями 109 -1020 эВ. При этом
основное внимание будет уделено выяснению природы
«колена» в спектре космических лучей при энергии примерно
3·1015 эВ, нахождению предела ускорения частиц в
галактических источниках (остатках сверхновых) и расчету
ожидаемого спектра и состава частиц самых высоких энергий
при различных предположениях о природе внегалактических
источников.
Основной
задачей
проекта
является
теоретическое
исследование ускорения и переноса космических лучей в
Галактике и во Вселенной в целом и интерпретация данных
по энергетическому спектру, составу и анизотропии
космических лучей с энергиями 108 -1020 эВ.
20072009
20102012
20132015