Метрологическое обеспечение и стандартизация ионосферных, магнитных и гелиогеофизических наблюдений
Метрологическое обеспечение гелиогеофизических наблюдений
Гелиогеофизические наблюдения направлены на мониторинг солнечных событий: вариаций солнечного ветра, радиационной обстановки в околоземном космическом пространстве (ОКП), прохождении солнечных вспышек в различных диапазонах, развитии и выброса корональных масс, изменений солнечных пятен.
Гелиогеофизические явления (явления космической погоды) оцениваются как опасные (ОГЯ), при достижении ими определенных значений (критериев), перечень которых приведён в Руководящих документах Росгидромета и международных организаций (таких как ВМО, ISES и др.).
 |
Гелиогеофизические наблюдения обеспечивают исходную информацию для анализа параметров и составления прогнозов космической погоды.
Более 150 лет назад, 1 сентября 1859 г., начался крупнейший за всю историю регистрации солнечный шторм, т.н. «Событие Керрингтона», вызвавшая отказ телеграфных систем по всей Европе и Северной Америке. Северные сияния наблюдались по всему миру, даже над Карибами. Актуальность прогноза космической погоды начинает проявляться уже в 20-х годах при сбоях радиосвязи и в конце 50-х годов при первых электронных сбоях различных технических систем, и возрастает с каждым годом.
|
Необходимым условием качества гелиогеофизических наблюдений является достижение требуемой точности, достоверности и сопоставимости результатов измерений при выполнении наблюдений за состоянием ионосферы, магнитосферы, верхней атмосферы и околоземного космического пространства (ОКП). Качество гелиогеофизических наблюдений, бесспорно, может быть улучшено, в том числе, и при совершенствовании метрологического обеспечения средств наблюдений.
Метрологическое обеспечение гелиогеофизических наблюдений
Под метрологическим обеспечением гелиогеофизических наблюдений понимается установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений, применяемых на гелиогеофизической сети наблюдений.
Цели метрологического обеспечения гелиогеофизических наблюдений:
- обеспечение требуемой точности и достоверности измерений на гелиогеофизической наблюдательной сети;
- повышение качества измерений и надежноститехнических средств при проведении гелиогеофизических наблюдений;
- выполнение требований законодательства в сфере государственного регулирования обеспеченияединства измерений.
Научная основа метрологического обеспечения гелиогеофизических наблюдений:
Научной основой метрологического обеспечения гелиогеофизических наблюдений является метрология — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Организационная основа метрологического обеспечения гелиогеофизических наблюдений:
Технические средства гелиогеофизической наблюдательной сети
Гелиогеофизические наблюдения проводятся Росгидрометом и обеспечивают исходную информацию с помощью технических средств (наземного и космического базирования) для анализа параметров и составления прогнозов космической погоды.
Космический сегмент гелиогеофизических средств наблюдений
Космический сегмент гелиогеофизических средств наблюдений представляет собой комплексную целевую аппаратуру (КЦА), размещенную на космических аппаратах и космических комплексах гелиогеофизического назначения серий «Метеор», «Электро», «Арктика», «Ионозонд» и т.д.:
- спектрометры корпускулярных излучений типа СКЛ, СКИФ, МСГИ и др.;
- детекторы галактических космических лучей типа ГАЛС;
- измерители потока рентгеновского излучения Солнца типа ДИР, СРФ;
- измерители ультрафиолетовогоизлучения Солнца типа ВУСС, СУФ;
- магнитометры типа ФМ;
- измерители солнечной постоянной типа ИСП, ИКОР;
- радиочастотные масс-спектрометры типа РИМС;
- др. средства наблюдений.
Наземный сегмент гелиогеофизических средств наблюдений
Наземный сегмент включает в себя наблюдения излучения солнца в оптическом и радиодиапазонах, регистрацию вторичного космического излучения на поверхности Земли. В него входят:
- солнечные телескопы оперативных прогнозов;
- солнечный синоптический телескоп;
- магнитограф полного вектора солнечных магнитных полей;
- солнечный зеркальный коронограф;
- корональный инфракрасный магнитограф;
- Сибирский солнечный радиотелескоп;
- мюонные годоскопы;
- нейтронные мониторы;
- др. средства наблюдений.
Система обеспечения единства измерений в области гелиогеофизических наблюдений
Система обеспечения единства измерений в области гелиогеофизических наблюдений представляет собой комплекс установленных стандартами взаимосвязанных правил, положений, требований и норм, определяющих организацию и методику проведения работ по оценке и обеспечению точности измерений гелиогеофизических характеристик.
Гелиогеофизические характеристики, входящие в сферу государственного регулирования обеспечения единства измерений
Таблица 3. Выписка из перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений в области гидрометеорологии и смежных с ней областях (в части гелиогеофизических наблюдений)
(Приказ министерства природных ресурсов и экологии РФ от 07.12.12 № 424)
| № п/п |
Измерения |
Обязательные метрологические требования к измерениям |
| Диапазон измерений |
Предельно допустимая погрешность или неопределенность |
| Основные измерения при осуществлении деятельности в области гидрометеорологии и смежных с ней областях |
| 32 |
Измерение плотности потока протонов в околоземном космическом пространстве (для Ер = 0,1 кэВ ÷ 600 МэВ) |
От 10 до 109 см-2·с-1 |
δ = ±25% |
| 33 |
Измерение плотности потока электронов в околоземном космическом пространстве (для Ее = 0,1 кэВ ÷ 10 МэВ) |
От 10 до 109 см-2·с-1 |
δ=±25% |
| 34 |
Измерение потока энергии рентгеновского излучения Солнца, (для Еr = 1÷10 кэВ) |
От 10-8 до 10-2 Вт/м2 |
δ = ±25% |
| 38 |
Измерение потока энергии ультрафиолетового излучения Солнца |
От 5·10-3 до 2·10-2 Вт/м2 |
δ = ±25% |
Публикации по теме:
- Лапшин, В. Б., Минлигареев, В.Т., Паньшин, Е.А. Нормативное и метрологическое обеспечение гелиогеофизических наблюдений [Электронный ресурс]/В. Б. Лапшин,В.Т. Минлигареев, Е.А.Паньшин // Гелиогеофизические исследования: научный электронный журн., 2012. - №1. - С. 70 - 74. URL:http://vestnik.geospace.ru.
- Проблемы метрологического обеспечения гелиогеофизических наблюдений[Текст] /Минлигареев, В.Т., Сыроешкин, А.В., Паньшин, Е.А., Доренский, С.В. // Труды II Всероссийской научной конференции «Проблемы военно-прикладной геофизики и контроля состояния природной среды».- Спб: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2012. - т.1. - С. 225-231.
- Лапшин, В.Б., Минлигареев, В.Т., Сыроешкин, А.В. Особенности нормативного и метрологического обеспечения гелиогеофизических наблюдений[Электронный ресурс]/В.Б. Лапшин, В.Т. Минлигареев, А.В. Сыроешкин // Гелиогеофизические исследования: научный электронный журн. - 2013. - №1. - С. 77 - 86. URL:http://vestnik.geospace.ru.
- Минлигареев, В.Т. Метрологическое обеспечение ионосферных, магнитных и гелиогеофизических наблюдений[Текст]/В.Т. Минлигареев // Мир измерений. -2013. - №2. -С. 17 - 23.
- Лапшин, В.Б., Сыроешкин, А.В., Минлигареев, В.Т. Эталонная база для метрологического обеспечения комплексной целевой аппаратуры космических аппаратов гелиогеофизического назначения [Текст]/В.Б. Лапшин, А.В. Сыроешкин, В.Т. Минлигареев// Мир измерений. - 2013. - №9. -С. 37 - 41.
- Космические лучи и электромагнитное излучение Солнца. Гелиогеофизический мониторинг с поверхности Земли. Общие требования [Текст]: СТО 52.26.002 - 2013. -Введ. 2013-12-01. - М.: ФГБУ «ИПГ», 2013. – 44 с.
- Создание эталонной базы для метрологического обеспечения комплексной целевой аппаратуры космических аппаратов гелиогеофизического назначения [Текст]/ В.Т.Минлигареев, В.Б.Лапшин, А.В. Сыроешкин, А.А. Важенин// Сборник трудов III Всероссийской научно-технической конференции «Измерения и испытания в ракетно-космической отрасли» 9-12сентября 2013 г., ДО «Селигер» о. Городомля, Институт развития промышленности, М., 2013.-С.76-80.
- Минлигареев, В.Т., Паньшин, Е.А., Штырков, А.Ю. Обеспечение единства измерений на государственной наблюдательной сети в целях предупреждения опасных гелиогеофизических явлений[Текст] / В.Т. Минлигареев,Е.А.Паньшин, А.Ю. Штырков// Сб. материалов девятой Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления». - Таганрог, 2014. - С.513-525.
- Минлигареев, В.Т., Трофимчук, С.Г. Особенности калибровки гелиогеофизической комплексной целевой аппаратуры космических аппаратов гидрометеорологического назначения//Минлигареев, В.Т., Трофимчук С.Г./Сборник трудов
- Второй международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы создания космических системдистанционного зондирования Земли».- М: ОАО «Корпорация ВНИИЭМ», 2014.- С.75-79.
- Минлигареев, В.Т., Качановский, Ю.М., Паньшин, Е.А., Штырков, А.Ю. Создание эталонной базы для калибровки приборов гелиогеофизического комплекса космических аппаратов гидрометеорологического назначения//Сборник трудов Третьей международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы создания космических систем дистанционного зондирования Земли».- М: ОАО «Корпорация ВНИИЭМ» , 2015.- С.109-111.
- Минлигареев, В.Т., Качановский, Ю.М., Паньшин, Е.А., Штырков, А.Ю. Предварительные результаты создания распределенной эталонной базы для гелиогеофизической целевой аппаратуры космических аппаратов гидрометеорологического назначения/ // Сборник трудов IV Всероссийской научно-технической конференции «Измерения и испытания в ракетно-космической промышленности» 7-10 сентября 2015 г., ДО «Селигер», о. Городомля, Комитет РСПП по техническому регулированию, стандартизации и оценке соответствия М., 2015.- С.73-77.