Уникальные научные установки

Многоцелевой стенд для исследования околоземного и космического пространства (Стенд СУРА)

УНУ создана в 1981 году

Данная УНУ была поддержана в рамках мероприятия 1.8 ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы»
Данный университет является победителем конкурсного отбора программ развития университетов, в отношении которых устанавливается категория "национальный исследовательский университет (НИУ)"
Адрес
Руководитель работ
  • 👤Снегирев Сергей Донатович
  • 📞 (831) 436-72-94
  • sneg@nirfi.unn.ru
Сведения о результативности за 2016 год (данные мониторинга)
Участие в мониторинге Число организаций-пользователей, ед. Число публикаций, ед. Загрузка в интересах внешних организаций-пользователей, %
да82143.27
Базовая организация

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»

Информация об уникальной научной установке (УНУ)

Стенд СУРА предназначен для исследования нелинейных процессов, возникающих в ионосферной плазме под действием мощного коротковолнового радиоизлучения. Кроме того, благодаря тому, что антенная система стенда является приемо-передающей, он может быть использован для активного радиозондирования околоземного пространства и объектов ближнего космоса, а также как радиоастрономический инструмент. Оборудование и аппаратура УСУ СУРА расположены на полигоне НИРФИ «Васильсурск» в 140 км от г. Нижний Новгород и в диагностических комплексах «Зименки» (в 30 км от г. Нижний Новгород) и «Новая жизнь» (в 30 км от полигона «Васильсурск». Основная часть оборудования УСУ развернута на полигоне «Васильсурск».  В настоящее время полигон «Васильсурск» — это полностью автономный исследовательский центр, оснащенный достаточно современным оборудованием.  К электроподстанции полигона подходит 30-ти километровая выделенная высоковольтная  ЛЭП-35. Имеется своя водокачка, котельная, вспомогательные хозяйственные службы. Предусмотрена возможность приема и проживания групп специалистов в периоды проведения ими экспериментальных исследований с использованием УСУ СУРА. Основу собственно УСУ СУРА составляют  три коротковолновых радиовещательных радиопередатчика ПКВ-250 мощностью 250 кВт каждый (диапазон частот передатчиков 4-25 МГц) и 144-элементная фазированная антенная решетка (ФАР) размером ~300x300 кв.м. с полосой рабочих частот 4.3-9.5 МГц, смонтированная на железобетонных опорах высотой 22 м и состоящая из трех независимых секций размером ~100x300 кв.м. Коэффициент усиления антенной системы на средней частоте рабочего диапазона составляет ~26 дБ. Эффективная мощность излучения 80-280 МВт. Энергетику нагревного комплекса обеспечивают специализированная трансформаторная электроподстанция мощностью 8 МВт и внутреннее распределительное устройство для питания мощных радиопередатчиков и диагностической аппаратуры. УСУ СУРА работает совместно с диагностическими устройствами, размещенными в непосредственной близости от передатчиков (автоматизированный цифровой ионозонд БАЗИС и недавно введенный в действие ионозонд CADI, установка частичных отражений, установка для исследования ионосферы с помощью искусственных периодических неоднородностей, приемный пункт для наблюдений искусственного радиоизлучения ионосферы, мезосферный КВ радар, установка  радио- и электроакустического зондирования атмосферы, комплекс приемной радиоастрономической аппаратуры, комплекс аппаратуры для исследования коротких электромагнитных импульсов, вспомогательные антенны и фидерные линии). В выносных диагностических комплексах  «Зименки» и «Новая жизнь» имеются установка для регистрации сигналов бортовых передатчиков орбитальных ИСЗ, многочастотный комплекс для мониторинга солнечных процессов, КНЧ-УНЧ-СНЧ приемный комплекс для измерений электромагнитных сигналов в диапазоне 0.01Гц - 100кГц. В исследованиях модификации ионосферы широко используется Российская сеть ЛЧМ-зондирования ионосферы. Кроме того, при проведении измерений электромагнитных сигналов в диапазоне 0.01Гц - 100кГц  используются передвижные (выездные) приемные комплексы, позволяющие проводить пространственно разнесенные синхронные измерения с  базами различной протяженности и ориентации.

Главные преимущества, обоснование уникальности установки, в том числе сопоставление УНУ с существующими аналогами

УСУ СУРА, предназначенная для изучения эффектов взаимодействия мощного радиоизлучения с ионосферной и околоземной плазмой, входит в мировую сеть специализированных стендов наряду со стендами EISCAT (Тромсе, Норвегия), HAARP (Аляска, США), HYPAS (Аляска, США), SPEAR (о. Шпицберген, стенд принадлежит Великобритании), являясь единственным в мире стендом, расположенным в средних широтах. Стенды Норвегии и США расположены в авроральных широтах. В силу своего географического положения УСУ СУРА обладает уникальными возможностями. Например, изучение свойств искусственной турбулентности методом ракурсного рассеяния на сильно вытянутых искусственных ионосферных неоднородностях практически невозможно в полярных районах. Кроме того, вследствие многочисленных и сильных естественных возмущений в авроральных широтах, которые по своей интенсивности могут часто значительно превышать создаваемые мощной радиоволной искусственные возмущения, эксперименты по исследованию свойств искусственной ионосферной турбулентности ограничены. Подобные ограничения практически полностью отсутствуют на средних широтах. УСУ СУРА — единственная в России установка по изучению искусственных ионосферных возмущений в поле мощных радиоволн, оснащенная самыми разнообразными диагностическими средствами. УСУ используется также в качестве установки для диагностики ионосферы и верхней атмосферы методами ЛЧМ-зондирования, управления ионосферным каналом распространения радиоволн, для измерения параметров и динамических характеристик ионосферы и верхней атмосферы с помощью рассеяния радиоволн на искусственных периодических неоднородностях; в качестве моностатического КВ радара для исследования мезосферы и магнитосферы Земли; излучающего модуля бистатического радара для исследований околоземной плазмы и солнечного ветра методом радиопросвечивания; радиотелескопа для астрономических исследований в длинноволновой части декаметрового диапазона. В 2004 г. на базе стенда осуществлен ввод в эксплуатацию уникального комплекса радиоакустического зондирования атмосферы (РАЗ) позволившего исследовать температурные профили и динамические процессы в атмосфере на высотах от 0,5 до 15 км на уровне, сопоставимом с уровнем исследований на известном MU - радаре в Японии. Большая эффективная мощность излучения в сочетании с более чем двукратным перекрытием рабочего диапазона по частоте, возможностью синхронной или независимой работы трех радиопередающих модулей и гибкой системой управления режимами излучения, возможность наклона диаграммы направленности передающей антенны в плоскости геомагнитного мередиана в пределах 40 градусов от вертикали, а также развитая сеть диагностических устройств в широком диапазоне частот от УНЧ до СВЧ обеспечивают высокий научный потенциал УСУ. Благодаря международной кооперации в радарных экспериментах по исследованию околоземного космического пространства для приема эхо-сигналов передатчиков УСУ эффективно использовались декаметровый радиотелескоп УТР-2 (Радиоастрономический институт НАН Украины) и удаленный космический аппарат WIND (NASA, США). Важным преимуществом УСУ СУРА по сравнению с зарубежными аналогами является способность 144-элементной ФАР стенда работать не только в качестве передающей, но также и в качестве приемной антенны. Это позволяет использовать установку для исследований околоземной плазмы и объектов ближнего космоса методами радиозондирования. Созданный на базе антенной решетки УСУ радиотелескоп ВДРТ-300 является в настоящее время единственным в мире действующим радиоастрономическим инструментом в длинноволновой части декаметрового диапазона волн.

Основные направления научных исследований, проводимых с использованием УНУ

  • Изучение особенностей взаимодействия мощных электромагнитных волн с магнитоактивной плазмой и возможности транспорта через плазму электромагнитной энергии большой мощности;
  • Моделирование механизмов турбулизации плазмы ионосферы Земли и других астрофизических объектов с целью изучения свойств возбуждаемой турбулентности и определения ее диагностических признаков;
  • Изучение влияния неоднородностей плотности плазмы различных масштабов на характеристики систем радиолокации, радионавигации и радиосвязи наземного и космического базирования;
  • Зондирование атмосферы Земли;
  • Мониторинг параметров ионосферной плазмы с помощью искусственных периодических ионосферных неоднородностей;
  • Исследования резонансной структуры околоземного пространства в КНЧ диапазоне с помощью генерируемых в ионосфере низкочастотных радиоволн;
  • Управление ионосферным каналом распространения радиоволн с помощью искусственного ионосферного радиозеркала в интересах функционирования радиосистем различного назначения;
  • Воздействие на магнитосферу Земли с помощью ускоренных электронов и низкочастотного излучения для изучения влияния на работу космических аппаратов ионосферной турбулентности как естественного, так и искусственного происхождения;
  • Транспорт мощных пучков радиоволн через ионосферу в интересах изучения возможностей создания новых перспективных источников энергии на основе использования орбитальных солнечных электростанций;
  • Возможное влияние на космические аппараты искусственных низкочастотных сигналов через высыпания энергичных частиц радиационных поясов.

Наиболее значимые научные результаты исследований

За прошедшее время на УСУ СУРА выполнено более сотни исследовательских работ, в которых установка использовалась в качестве нагревного стенда для изучения нелинейных процессов в ионосфере в поле мощного КВ радиоизлучения, исследовательской установки для диагностики ионосферы и верхней атмосферы методами ЛЧМ-зондирования, рассеяния радиоволн на искусственных периодических неоднородностях и наблюдений искусственного радиоизлучения ионосферы, моностатического КВ радара для исследования мезосферы и магнитосферы Земли, излучающего модуля бистатического радара для исследований околоземной плазмы и солнечного ветра методом радиопросвечивания, радиотелескопа для наблюдений космического радиоизлучения в длинноволновой части декаметрового диапазона волн, установки для исследования оптического свечения атмосферы, установки для исследования специальных вопросов распространения радиоволн КВ и УКВ диапазонов, установки для моделирования естественных и техногенных возмущений в верхней атмосфере. К числу наиболее значимых научных достижений, полученных на стенде СУРА, относятся: генерация СНЧ-сигналов в ионосфере мощным модулированным КВ радиоизлучением - эффект Гетманцева, мониторинг ионосферы с помощью ЛЧМ-зондирования ионосферы, управление ионосферным каналом распространения радиоволн, транспорт мощных пучков радиоволн через ионосферу. Эти направления обладают высоким инновационным потенциалом и могут быть использованы в разработках новых конкурентоспособных технологий.

603950, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, д. 23
📷

Перечень объектов в составе УНУ (26)

Наименование Изготовитель Страна Год выпуска Количество единиц
Трансформаторная подстанция НИРФИ СССР (до 1991 года включительно) 1980 1
Хозяйственный корпус
Назначение, основные характеристики
НИРФИ СССР (до 1991 года включительно) 1974 1
Инженерно-лабораторный корпус
Назначение, основные характеристики
НИРФИ СССР (до 1991 года включительно) 1974 1
Павильон для комплекса
Назначение, основные характеристики
НИРФИ СССР (до 1991 года включительно) 1980 1
Закрытое распределительное устройство
Назначение, основные характеристики
НИРФИ, г.Горький Россия 1980 1
Приемник измерительный РИАП 1,8
Назначение, основные характеристики
НПО РИАП, г.Нижний Новгород Россия 2009 1
Силовой трансформатор специальный разъединительный
Назначение, основные характеристики
«ООО АРЕФ», г.Саратов Россия 2007 1
Стандарт частоты рубидиевый Ч1-69
Назначение, основные характеристики
ООО "Приборэлектро" http://www.priborelektro.ru Россия 2003 1
Канадский цифровой продвинутый ионозонд CADI
Назначение, основные характеристики
Scientific Instrumentation Ltd, http://www.sil.sk.ca Канада 2007 1
Приемник сигналов времени Ч7-13
Назначение, основные характеристики
Завод «Калибр»,г. Киев СССР (до 1991 года включительно) 1989 1
Стандарт частоты и времени Ч1-74
Назначение, основные характеристики
Завод «Калибр», г. Киев Украина 2004 1
Синхронометр кварцевый Ч7-15
Назначение, основные характеристики
НПО «Кварц», г.Горький СССР (до 1991 года включительно) 1989 1
Радиоприемное устройство Р-399А
Назначение, основные характеристики
Завод ”Протон”, г. Харьков Украина 2005 1
РПУ Р313М2
Назначение, основные характеристики
г.Александров СССР (до 1991 года включительно) 1985 1
Генератор сигналов низкочастотный Г3-117
Назначение, основные характеристики
Завод "Измеритель", г.Ленинград СССР (до 1991 года включительно) 1978 1
Генератор низкочастотный прецизионный Г3-110
Назначение, основные характеристики
Завод "Измеритель", г.Ленинград СССР (до 1991 года включительно) 1982 1
Судовое радиопередающее устройство «Бриг»
Назначение, основные характеристики
Завод им.Козицкого, г.Ленинград СССР (до 1991 года включительно) 1962 1
Рупорный акустический излучатель
Назначение, основные характеристики
НИРФИ, г.Н.Новгород Россия 2004 1
Спектроанализатор HP 3585A
Назначение, основные характеристики
Хьюлит Паккард Соединённые Штаты Америки 1981 1
РПУ Р-339 Катран
Назначение, основные характеристики
Завод ”Протон”, г. Харьков СССР (до 1991 года включительно) 1985 1
РПУ Р-250М2
Назначение, основные характеристики
Завод ”Протон”, г. Харьков СССР (до 1991 года включительно) 1981 2
Ионозонд «Базис»
Назначение, основные характеристики
ИЗМИРАН СССР, г.Троицк СССР (до 1991 года включительно) 1986 1
Стандарт частоты рубидиевый Ч1-37
Назначение, основные характеристики
Завод "Калибр", г. Киев СССР (до 1991 года включительно) 1985 1
Синтезатор частоты Ч6-31
Назначение, основные характеристики
Завод "Калибр", г. Киев СССР (до 1991 года включительно) 1981 3
Передатчики КВ диапазона ПКВ-250, зав. №№ 781, 782, 783
Назначение, основные характеристики
НПО им. Коминтерна, г.Ленинград СССР (до 1991 года включительно) 1980 3
Фазированная 3-х секционная антенная решетка
Назначение, основные характеристики
НИРФИ, г.Горький СССР (до 1991 года включительно) 1980 1

Услуги (11)

Для подачи заявки на оказание услуги щелкните по ее наименованию.
Наименование Приоритетное направление
Диагностика низкочастотных излучений при модуляции токовой струи мощной КВ радиоволной (эффект Гетманцева) и мониторинг низкочастотных полей в широком диапазоне частот (от долей герца до десятков килогерц) в экспериментах по воздействию на ионосферу и магнитосферу
- наиболее востребованная услуга
Рациональное природопользование
Диагностика нижней ионосферы методом частичных отражений
- наиболее востребованная услуга
Рациональное природопользование
Диагностика искусственного оптического свечения ионосферы в поле мощного КВ радиоизлучения с использованием ПЗС камеры
- наиболее востребованная услуга
Рациональное природопользование
Измерение полного электронного содержания ионосферы с использованием сигналов систем глобального позиционирования космического базирования (NAVSTAR и ГЛОНАСС)
- наиболее востребованная услуга
Рациональное природопользование
Диагностика неоднородной структуры ионосферы с использованием радиомаяков низколетящих искусственных спутников Земли
- наиболее востребованная услуга
Рациональное природопользование
Широкополосное радиозондирование верхней ионосферы
- наиболее востребованная услуга
Рациональное природопользование
Диагностика искусственного радиоизлучения ионосферы
- наиболее востребованная услуга
Рациональное природопользование
Снятие ионограмм с использованием ионосферной станции стенда
- наиболее востребованная услуга
Рациональное природопользование
Дистанционная диагностика атмосферы Земли на высотах нижней ионосферы с использованием искусственных периодических неоднородностей, создаваемых при воздействии мощного КВ радиоизлучения стенда
- наиболее востребованная услуга
Рациональное природопользование
Воздействие на ионосферу в районе р/п Васильсурск Нижегородской области мощным радиоизлучением стенда при уровнях эффективной излучаемой мощности от 20 до 150 МВт в диапазоне частот 4.5 – 9 МГц по программе заказчика, возможна раздельная работа передатчиков (каждый на свою секцию ФАР) на разных частотах при разном уровне мощности
- наиболее востребованная услуга
Рациональное природопользование
Активное радиозондирование в КВ диапазоне атмосферы Земли и объектов ближнего космоса при использовании стенда СУРА как в качестве моностатического радара (раздельное использование секций ФАР на передачу и прием), так и в качестве передающей части бистатического радара (прием локационных сигналов обеспечивается заказчиком)
Рациональное природопользование

Методики (8)

Наименование методики Наименование организации, аттестовавшей методику Дата аттестации
Методика диагностики неоднородной структуры ионосферы в области промежуточных масштабов ФГБНУ НИРФИ 04.06.2013
Методика генерации низкочастотного излучения ионосферным источником ФГБНУ НИРФИ 23.10.2012
Методика наклонного зондирования ионосферы с использованием сигналов с линейной частотной модуляцией, в том числе с использованием ионозонда-пеленгатора ФГБНУ НИРФИ 23.10.2012
Методика диагностики оптического свечения атмосферы при искусственном воздействии ФГБНУ НИРФИ 20.09.2011
Методика измерения искусственного радиоизлучения ионосферы ФГБНУ НИРФИ 20.09.2011
Методика дистанционной диагностики нижней ионосферы на основе возбуждения искусственных периодических неоднородностей, в том числе на двух разнесенных частотах ФГБНУ НИРФИ 20.09.2011
Методика широкополосного радиозондирования верхней ионосферы ФГБНУ НИРФИ 20.09.2011
Методика воздействия мощным радиоизлучением на атмосферу ФГБНУ НИРФИ 20.09.2011

Возврат к списку


0 комментариев

Комментарии отсутствуют!

Вы можете оставить свое сообщение первым.

Написать комментарий