Двухчастотное радиозондирование кометы Галлея с помощью космических аппаратов Вега-1 и Вега-2 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

Р Г 5 ОД

2 2 ВИЗ

на правах рукописи

АНДРЕЕВ ВИТАЛИЙ ЕГОРОВИЧ

ДВУХЧАСТОТНОЕ РАДИОЗОНДИРОВАНИЕ КОМЕТЫ ГАЛЛЕЯ С ПОМОЩЬЮ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ "ВЕГА-1" и "ВЕГА-2" (специальность: 01.04.03 - радиофизика)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 1996 г.

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамени Институте радиотехники и электроники РАН

Научный руководитель:

кандидат физико-математически наук Гаврик А.Л.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор физико-математических наук Чашей И.В. доктор физико-математических наук, профессор ЛУКИН Д.С.

Институт космических исследований РАН.

Защита состоится " 16 " февраля 1996 г. в 10.00_

на заседании диссертационного совета Д 002.74.02 в Ордена Тру дового Красного Знамени Институте радиотехники и электроники РА по адресу: 10390?, Москва, ГСП-3, Моховая, II.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИРЭ РАН.

Автореферат разослан " " января 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук аШл^щс!'-. ГОЛУБЦОВ М.Г.

Актуальность темы и состояние вопроса.

Изучение комет издавна привлекало внимание исследователей. Например, астрономы, наблюдая за ними, узнали о физическом строении и химическом составе их атмосфер, об их орбитах, научились с большой точностью предсказывать возвращение периодических комет. По современным представлениям, кометы являются одними из древних объектов, содержащих замороженное "первичное" вещество, из которого образовались все тела Солнечной системы.

Развитие радиоастронимических методов, таких как просвечивание комет с помощью естественных радиоисточников (например, квазаров), позволило изучить плазменные процессы в хвостах комет и оценить плотности электронов в них. А в 1985 г, во время пролета космического аппарата ice через хвост кометы Джакобини-Зиннера, по данным затмения радиошума Галактики и Земли плазменным хвостом кометы впервые было получено распределение электронной концентрации в поперечном сечении хвоста этой кометы. Тем не менее целый ряд вопросов, такие как физическое строение и химический состав ядер, процессы, происходящие в голове во время полета комет вблизи Солнца оставались неисследованными.

Самой известной кометой Солнечной системы является комета Гал-лея. Во время предыдущего появления в 1910 г. ее можно было даже наблюдать невооруженным глазом. Был накоплен большой объем результатов наблюдений, среди которых наиболее ярко выделялись процессы взрывного характера в ядре, голове; появление на фоне диффузного свечения головы светящихся колец - пылевых галосов; явления отрывов ее плазменных хвостов и др. явления. Поэтому, именно к комете Галлея во время ее нынешнего появления впервые был организован зе-

мной десант из пяти космических аппаратов (КА), состоящий из двух советских (Вега-1 и Вега-2), европейского (Джотто) и двух японских (Сакигаке и Суисей) аппаратов.

В научных программах значительное место занимало изучение прямыми методами характеристик плазмы, плазменных процессов в голове кометы. Проводились измерения энергетических спектров ионов, электронов,- потоков ионов солнечного ветра и кометных ионов, электрических и магнитных полей и других характеристик кометы. Большое внимание было уделено и измерений характеристик пылевой ком— 1 —-А

поненты в ней в широком диапазоне масс частиц 10 < т <10 г.

Во время пролета космических аппаратов Вега-1 и Вега-2 через голову кометы Галлея была предоставлена возможность осуществить радиозондирование двумя когерентными сигналами с длинами волн 32 см и 5 см ее оболочки с целью изучения электронного содержания головы кометы и влияния потоков пыли на динамику полета КА. Аналогичные эксперименты были запланированы и с помощью КА Джотто, но было проведено лишь одночастотное радиозондирование с длиной волны 3.5 см для изучения влияния пылевых потоков головы кометы на динамику полета КА на более близких расстояниях к ядру кометы, чем в случаях с КА Вега.

Распределения электронов в голове кометы являются одними из необходимых характеристик кометной плазмы для изучения взаимодействия солнечного ветра с кометами, для получения (из сопоставлений с распределениями ионов) особенностей плазмы во внутренней оболочке кометы, а также для изучения явления ионизации нейтрального газа плазмой при наличии магнитного поля.

' Изменения в динамике полета космических аппаратов в голове

кометы, определяемых из данных радиозондирования, прямо связаны с кометной пылевой компонентой. Это позволяет оценить возможность появления пылинок с достаточно большими массами (ш > 10 7г) в кометной оболочке на больших расстояниях от ядра, а также изучить явления, связанные с высокоскоростными ударами этих частиц о поверхность КА (скорость столкновения - ~80 км/с).

Целью диссертационной работы является разработка методики решения обратной задачи двухчастотного радиозондирования применительно к реальным условиям эксперимента, получение данных об электронной концентрации в голове кометы Галлея при различных расстояниях от ядра и оценок эффективной массы пыли, столкнувшейся с "сосмическими аппаратами.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. На основе экспериментальных результатов, полученных с помощью аппаратов Бега-1 и Вегз-2, впервые исследованы изменения частоты и фазы радиоволн при просвечивании оболочки кометы Галлея.

2. По данным радиопросвечивания определены профили электрон-гой концентрации при различных расстояниях от ядра кометы вдоль «ей траектории обоих аппаратов.

3. Изучена динамика высокоскоростного движения аппаратов в сометной среде и получены оценки эффективной массы пыли, влиявшей га динамику полета аппаратов в ней.

Достоверность полученных результатов подтверждается хорошим югласием статистических характеристик параметров радиоволн, порченных в контрольных сеансах, с многочисленными аналогичными ¡татистическими характеристиками параметров радиоволн, имеющихся ; литературе, согласием количественных величин параметров радио-

волн, полученных разными измерителями, согласием полученных да ных об электронной концентрации и эффективной массе пыли с да: ными прямых измерений, а также подкрепляется тщательным анализ особенностей и условий проведения экспериментов, источник погрешностей.

Научная и практическая ценность. В научном плане представл ет интерес исследование электронного содержания в кометной зап ленной плазме при ее радиопросвечивании. Полученные распределен электронной концентрации при различных расстояниях от ядра допо няют известные сведения о плотности плазмы в голове кометы Га лея. Исследование оболочки кометы Галлея методом радиозондиров ния с использованием двух диапазонов длин волн 32 и 5 см пре ставляет собой дальнейшее развитие радиофизических методов изуч ния разреженных плазменных образований.

В практическом плане результаты, относящиеся к исследован пылевой компоненты оболочки кометы, могут быть использованы д анализа условий движения космических аппаратов во время провед ния экспериментов по изучению других комет и околосолнечного лр странства.

Защищаются следующие положения и результаты.

1. Двухчастотное радиозондирование оболочки кометы Галлея предложенный анализ полученных экспериментальных данных обеспе1 вают раздельное изучение плазменной и пылевой компонент среды.

2. Разработанная методика решения обратной задачи позволя получить из данных двухчастогного радиозондирования высотные ре пределения электронной концентрации в плазменной оболочке коме при сближении КА с ядром и при удалении КА от него.

3. Распределение концентрации электронов имеет максимум рав-3 (2.2-^3.6)-I0J см ° на расстоянии около II.5 тыс. км от ядра леты Галлея. Концентрация электронов уменьшается обратно про-зционально квадрату расстояния от ядра кометы в диапазоне рас-5яний от '"II.5 тыс. км до 60 тыс. км.

4. Предложенная методика определения эффективной массы коме-зй пыли, столкнувшейся с КА, из данных двухчастотного радиозон-ювания позволяет получить оценки эффективной массы пили. Ос->ноЙ вклад в эффективную массу вносят пылевые частицы кометной 5ЛОЧКИ с массой ст 10 3 г до 10 г.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и биб->графии, содержит 142 стр. млг. текста, 49 рисунков и 6 таблиц.

Содержание работы.

Ёа^ШШШ обоснована актуальность темы исследований, ешор-¡ированы цель работы и научные положения, выносимые на защиту, юана структура диссертации и указана роль соавторов.

Первая глава является литературно-аналитическим обзором.

В первой главе кратко описана модель физического строения [еты и сделан краткий обзор характеристик кометных оболочек по згам дистанционных и локальных измерений.

Б разделе I.I представлена модель кометы с целью оянакомле-с объектом исследования в целом. Рассмотренная модель стрсе-кометы показывает, ото кометы имеют довольно сложную, со-стоя-из разных компонент, о болоту.

Раздел 1.2 посвящен результатам исследования комет, таким, поиск собственного радиоизлучения комет и эмиссии ее молекул разных частотах, локация кометных ядер, затменные эксперименты

с использованием естественных радиоисточников и КА Здесь же отмечены результаты двухчастотного радиозондирования головы кометы Галлея с помощью КА Вега и приведено краткое описание результатов одночастотного просвечивания комет Галлея и Кригг-Скйелле-рал во время пролета через их оболочки КА Джотто. Показано, чтс до успешно проведенных экспериментов по двухчастотному радиозондированию головы кометы Галлея с помощью КА Вега, радиофизическими методами удавалось получать интегральные оценки характеристик плазменных оболочек, хвостов, изучить спектральные линии кометны} молекул, определить параметры ядер, определить распределение концентрации электронов в хвосте кометы и оценить плотность пыли е оболочках комет. Распределение концентрации электронов в голове кометы не было измерено.

В разделе 1.3 вкратце описаны данные прямых измерений в комете Галлея. Видно, что прямые измерения параметров компонент головы кометы Галлея дали количественную картину многих ее характеристик. Плотность плазмы в ней, в основном, измерялась только не подлете КА к ядру. Измерения концентрации тяжелых ионов прибороь БД-3 на КА Вега-1 проводились на протяжении всего пролетногс участка траектории КА.

Главы 2-5 содержат оригинальные материалы, полученные диссертантом .

Во второй главе приведены экспериментальные данные, полученные методом двухчастотного радиозондирования в период до и посл< встречи КА Вега с кометой Галлея: условия проведения экспериментов, краткое описание измерителей параметров радиоволн и статистические характеристики флуктуаций этих параметров.

В разделе 2.1 показано, что пролет обоих аппаратов Бега через оболочку кометы был осуществлен практически в одинаковых условиях и для данной геометрии проведения экспериментов осуществлялось радиозондирование головы кометы как до, так и после прохождения КА Бега перицентров.

В разделе 2.2 кратко описаны системы измерения параметров сигналов и их регистрации, методика первичной обработки результатов. Для повышения надежности и достоверности измерений были использованы две принципиально разные цифровые системы измерителей параметров радиоволн и регистрации данных. В этом разделе более подробно описана методика измерения параметров сигналов в реальном времени с помощью деухканального спецпроцессора обработки сигналов, разработанного к.т.н. В.В. Селезневым.

В разделе 2.3 представлены результаты измерений параметров эадиосигналов от КА Вега-1 и Вега-2 в контрольных сеансах, проведенных при больщих расстояниях от кометы Галлея. Первичными экспериментальными данными являлись фазы и частоты когерентных сиг-талов. Из них были сформированы приведенные разности частот

= - [к-г f (о], д/чь) = -^- [к • !' (о- f (ь)3,

к^-1 ДМ см4 '-1' см4 да1

"де п.°,м - отношение излучаемых номинальных частот СМ и ДМ

ом дм

зигналов. Изменения ^(О обусловлены вариациями плотности плазмы ía трассе радиосвязи и не зависят от взаимного движения КА и Земли, нестабильности бортового задающего генератора и от изменения хлотнссти нейтральных частиц на пути распространения радиоволн. Интенсивность флуктуаций определяется свойствами плазменных неод-юродностей, пересекающих трассу распространения радиоволн. Дру-

гая приведенная разность частот ¿f(t), наоборот, не зависит от плотности плазмы на трассе радиосвязи, а определяется нейтральной средой, стабильностью задающего генератора и скоростью движения КА относительно пункта наблюдения.

В результате анализа были получены следующие статистические характеристики флуктуаций приведенных разностей частот когерентных сигналов: их средние значения, среднеквадратичные значения флуктуаций, автокорреляционные функции и спектры флуктуаций частот и фаз сигналов. Статистические характеристики этих флуктуаций, полученные в контрольных сеансах, хорошо согласуются с известными из литературы статистическими данными флуктуаций параметров сигналов из-за неоднородное"' й межпланетной плазмы на таких же расстояниях от Солнца, когда фаза активности Солнца также находилась в минимуме.

В третьей главе представлены данные двухчастотного радиозондирования оболочки кометы Галлея и результаты их статистического анализа по методикам, описанным в главе 2.

В разделе 3.1 дано краткое описание первичных эксперимен-

/

тальных данных. Описаны временные зависимости приведенных разностей частот, и временная зависимость амплитуды ДМ-сигнала.

В разделе 3.2 представлен анализ изменений <Sf(t), обусловленных плазменной компонентой оболочки кометы. Показано, что влияние кометной плазмы,отчетливо проявляется на зависимостях-приведенной разности фаз <V(t), получанных с помощью обоих КА на всем протяжении пролетного участка их траектории. Оно заключается в подобии общих картин формирования максимума на кривых <V(t> в обоих сеансах зондирования кометной оболочки, а именно: монотон-

ное увеличение <Sp(t) с расстояния. 10 км в период сближения КА с кометой, запаздывание максимума <5*>(t) на ~90 с относительно перицентра и последующий спад <V(t), продолжающийся до R=«5- 104км. Для получения распределения электронной концентрации N(h) в голове кометы Галлея необходимо выделить эффект кометной плазмы из полного электронного содержания на трассе связи в зависимостях 5i>(t)~&N{t) и решить обратную задачу радиозондирования.

В разделе 3.3 анализируется влияние газо-пылевой компоненты оболочки кометы Галлея на прохождение радиосигналов. Выявлено наличие квазипериодических вариаций во флуктуациях ¿f(t) периодом около 30 с, которые возникали при сближении КА с ядром кометы и удалении КА от него на примерно одинаковом расстоянии - "10" км. В этом же разделе рассмотрены возможные причины неожиданного поведения вариаций частот сигналов во время пролета КА Вега вблизи перицентра. Показано, что поведение Af(t) обусловлено динамикой движения КА Вега в кометной оболочке.

В четвертой главе описаны способы решения обратной задачи двухчастотного радиозондирования для определения высотного распределения электронной концентрации N(h). Показано, что на участке сближения КА с ядром кометы решение обратной задачи первым способом является неустойчивым, поэтому предложен второй способ получе- ния Nfh) из экспериментальных данных. Тем самым найдены профили N(h) как на участке сближения КА с ядром, так и на участке удаления от нее. Проведен детальный анализ возможных источников погрешностей в определении профилей n<h).

В разделе 4.1 представлен первый способ решения обратной задачи. Приводятся интегральные уравнения, связывающие распределе-

ние электронной концентрации от расстояния до ядра N(10 с элект ронным содержанием вдоль радиолуча дм^(н) в предположении сферической симметрии оболочки кометы-"

ÁN (R)

hM h)dh

R у h—Г ч"" ' s 1 <

при « > 90°,

ANk (R )

J

hN(h > dh

R, Í-

hN(h)dh

■ Кб1гк< ■/ Ь^-Г? '"г!п "сс а •/■ Н^-й^вДг»^«

'при « . 90°

Здесь но- верхняя граница плазменной оболочки кометы, <*(%) - уго: комета-КА-Земля. Решая эти уравнения методом пошагового исключения слоев, в которых концентрация электронов постоянна, для известных баллистических данных Ж1-) и на участке сближения Ш

с ядром (при <* > 90 ) получаем.

j .

., .AN,' í R .) i -- 2 N ( h . ) 1 . k. J i-i 1 1

j = -----M.

\J v „2 7 /'"•; . - r h'."-R.sin"a. - У h.

. , R'sin'a. 1-1 j .3

h.=(R.+R. , )/2 1 д l-.l

Отсюда следует, что

N ( h . ) = [ ( R ) - E ¡4 ( h . j 1

/ J

На участке удаления KA от ядра при <х < ?о° нужно учесть, что радиолуч может пересекать один и тот ;ке слой дважды. Из анализг данного способа решения обрптнпй зпдачи радиогондарсоднш) комеп Галлея ясно, что она ноаволяот тлу*ить дяетоворшо пробили электронной концентрации N(h> на участке удаления líA tero от я^.л ко млты. Зависимости noo имеют максимум на расстоянии »•>*! >.г, two,Kit

и близки к степенной функции ь при 11.6<ь<60 тыс. км от ядра. В данном разделе также проведено качественное рассмотрение поведения N(h) путем решения прямой задачи радиозондирования.

В разделе 4.2 представлен анализ влияния вариаций плотности некометной плазмы, таких как плазменные облака межпланетной плазмы и неоднородности ионосферы Земли, на точность оценки профиля электронной концентрации кометы Галлея. Показано, что они в целом не изменяют форму профиля N(h): профиль имеет максимум на высоте 11.5 тыс.км от ядра, величина максимума в распределении электронной концентрации изменяется в пределах ±150 см

Раздел 4.3 посвящен анализу -влияния несферичности кометной оболочки и'наличия в ней струй на результаты радиозондирования. В результате модельных расчетов получено, что "принятые в данном разделе модели асимметричной плазменной оболочки кометы указывают на то, что на освещенной стороне кометы профили N(h) слабо зависят от зенитного угла Солнца и в первом приближении, освещенная сторона плазменной оболочки кометы является сферически симметричной на кометоцентрических расстояниях менее 60 тыс.км от ядра кометы. Наличие плазменных струй в оболочке кометы не имеют четких закономерностей на результатах радиозондирования.

В разделе 4.4 описан второй способ решения обратной задачи. Поскольку «гтиеимоеть электронной концентрации от расстояния до ядра кометы уменьшается с увеличением расстояния h примерно как >< ", то г качестве нулевого приближения решения обратной задачи задавало'.'!, распределение п виде степенной функции с показателем C-Jttwn-ai к ::. Покопано, что локальные значения электронной концентрации г-иь- > еь.чзани с изменениями интегральной электронной кон-

центрации вдоль радиолуча лмк(к> выражением

ДМ, (Ю<=ап'1±?(с<{<:)) к

Г1 п/'г \ [ £ (вхп(р) + б-Г <51П 10) ]

г,-, «(1)

где <5=0 при е*{Ь)>п/2, 6=1 при <*(£)<тт/2, г-(.=агсЕ1П (й • з±п (с<<4) )/Но ) ^^ ПРИ ^С*)-"/2, г1=«/2 при с((ь)<л/2, |^|<0.4 -подбираемый параметр. Решая эти уравнения с помощью ЭВМ были получены профили электронной концентрации вдоль всей траектории КА Бега.

В пятой главе во-первых, проведено сравнение профилей электронной концентрации, полученных из данных радиозондирования, с

данными прямых измерений электронной концентрации и концентрации

Я с;

тяжелых ионов на расстояниях от 8-10 км до 10 км от ядра кометы Галлея. Во-вторых, описана методика оценки эффективной массы пыли из экспериментальных данных

В разделе 5.1 представлены распределения (рис.1), полученные на участке удаления КА Вега-1 (кривая I - сплошная линия с точками) и Вега-2 (кривая 2-сплошная линия с точками) от ядра путем решения обратной задачи радиозондирования первым способом. Максимальная концентрация на кривой 1 ""З-б-10° см""4 достигается на расстоянии 1.7*10° км, на меньшем кометоцентрическом расстоянии наблюдается уменьшение концентрации до ~10"'ем на ~9* 10°км На кривой 2 максимальная концентрация составляет "2.2- Ю°см~°, т.е. 1.7 раза меньше, чем кривой I, но достигается приблизительно на той же высоте '"II.б-10"' км.

Из сравнения кривых I и 2 рис.1 видно, что оба распределения N(11) имеют ряд общих закономерностей: на расстоянии ""11.6*10° км наблюдается максимум жю . Еще одна особенность обоих распре-

Рис. I. Профили N<»0, полученные нз участке удаления 1СА Вега-1

и (Зега-2 с ядром кометы Галле я. Кривые I и 2 - решение обратной задачи первым способом, а кривые 3 и 4 - решение обратной задачи вторым способом.

МоС

-I-Г—I—Г I I I

1.3 - ВЕГА-1, 6 марта

2.4 - ВЕГА-2, 9 марта

А,™

Рис. г. Профили Н<ь>, полученные на участке сближения 1СА Ве— гэ-1 и Бега-2 с ядром кометы Галлвя. Кривые 1 и 2 - решение обратной задачи вторым способом, а кривые и 4 - решение прямой

5ЯДО ЧИ.

делений Nth) - наличие избыточной электронной концентрации на ко-

4 4

метоцентрических расстояниях 10 и 10 км, наиболее четко

выраженное на кривой 2. Наличие локальных максимумов м(ь), на первый взгляд, может быть обусловлено влиянием неучтенных вариаций плотности плазмы вдали от кометы. Но поскольку флуктуации ¿N(t) в межпланетной плазме носят случайный характер, то особенности зависимостей N(h) скорее всего присущи кометной плазме.

Более жирные кривые 3 и 4 (без точек) показывают результаты расчетов n(R), полученных решением обратной задачи вторым способом для тех же сеансов зондирования. Видно, ото кривые 3 и 4 имеют точку заметного излома кривой немного ближе к ядру на расстоя-

—2

нии R~II.3- Ю*"км, на расстояниях R>11.3- Ю'км n{r)~r и данные зависимости хорошо согласуются с кривыми I и 2.

На рис.2 представлены распределения N(R) , полученные на участке сближения КА Вега-I (кривая 1-сплошная жирная линия) и Вега-2 (кривая 2-сгагошная тонкая линия) с ядром на основе решения обратной задачи вторым способом. Зависимости N(h) (пунктирные кривые 3 и 4) получены из решения прямой задачи. Кривые I и 3 хорошо согласуются между собой на расстояниях ь>11.5 тыс.км от ядра. Отличие кривых 2 и 3 на этих же расстояниях от ядра лежит в пределах ошибки определения профилей, которая порядка 200 см ° на этих расстояниях на участке удаления КА от ядра. Следует также подчеркнуть, что распределение n{r) для данных Вега-2 на участке приближения КА к ядру (кривая 2) сложнее, чем принятая простая степенная функция.

В разделе 5.2 рассмотрены некоторые особенности плазменной оболочки кометы Галлея по данным радиозондирования. Показано, что

распределения электронной концентрации, представленные в данной главе совместно с опубликованными в литературе распределениями ионов и электронов в голове кометы Галлея, дают сведения для развития теории взаимодействия кометной оболочки с плазмой солнечного ветра.

В разделе 5.3 представлены оценки эффективной массы пыли в оболочке кометы из данных радиозондирования. Показано, что изменение вблизи перицентра МЧО, а именно, увеличение с последующим ее уменьшением, которое проявилось на данных обоих КА, связано с влиянием пылевого образования (например, дисперсного джета или галоса) в голове кометы Галлея и прямо пропорционально эффективной массе пыли "У,эф, столкнувшейся с КА:

+ном у =--__

с М '-'Эф

где м - масса КА, проекция вектора скорости КА относительно

кометы на плоскость V;; опорной системы координат КА. Предложена методика оценки ,поэф> столкнувшейся с обоими КА. Показано, что пылевая компонента оболочки кометы способна вызвать не только уменьшение скорости КА Вега по отношению к наземному наблюдателю, но и увеличить ее за счет высокоростных ударов частиц пыли о солнечные панели КА.. Из расчетов, приведенных в данном разделе, следует, что основной вклад в эффективную массу вносят пылевые частицы кометной оболочки с масссой от 10 8г до 10 ""г. Полученные оценки эффективной массы пыли, столкнувшейся с КА, находятся в согласии с результатами прямых измерений плотности пыли в кометной оболочке.

В заключении сформулированы следующие основные результаты:

1. Данные двухчастотного радиозондирования когерентными радиосигналами с помощью космических аппаратов оболочки кометы позволяют раздельно анализировать влияние как плазменной, так и га-зо-пылевой компонент оболочки кометы Галлея на параметры радиоволн.

2. Исследована количественная характеристика плазменной оболочки кометы - распределение электронной концентрации в зависимости от расстояния до ядра кометы Галлея. Показано, что двухчас-тотный метод радиопросвечивания является в настоящее время единственным способом, позволившим определить распределение электронной концентрации на кометоцентрических расстояниях от ~60 до 9 тысяч км как на участке сближения, так и на участке удаления космических аппаратов Вега-1 и Вега-2 от ядра кометы Галлея.

3. Статистический анализ флуктуаций приведенной разности частот <5* (о, которая характеризует скорость изменения интегральной электронной концентрации, показал, что плазма в оболочке кометы Галлея вызывает монотонные вариации среднего значения ¿МО и создает избыточную спектральную плотность в низкочастотной области спектра 2.4- 10 °< *> < 2- 10 1 Гц. Влияние кометной плазмы нз изменение характеристик приведенной разности частот оказалось соизмеримым с вкладом некоторых неоднородноотей плазмы некометного происхождения в контрольных сеансах. Влияние кометной плазмы отчетливо проявляется на зависимостях приведенной разности фаз

4. На основе статистического анализа флуктуаций приведенной разности частот полученных КА Вега-1, установлено, что на

расстоянии более 100 тысяч км от ядра во флуктуациях суще-

ствуют квазипериодические вариации с периодом ~30 сек.

5. Разработана методика получения эффективной массы пыли в кометной оболочке из приведенной разности частот Показано, что необычное изменение л?(О, а именно, увеличение с последующим ее уменьшением, которое проявилось на данных обоих КА, связано с влиянием пылевого образования (например, дисперсного джета или галоса) в голове кометы Галлея. Получены оценки эффективной массы пыли, которая вызывала наблюдаемые эффекты.

6. Созданы методики получения распределений электронов м(Ю в плазменной оболочке кометы из данных двухчастотного радиозондирования. Показано, что предложенные методики позволяют получить распределение концентрации электронов как на участке сближения КА с ядром кометы, так и на участке удаления от нее. Сопоставление полученных распределений концентрации электронов с данными прямых измерений о распределениях концентрации тяжелых ионов вдоль траектории космических аппаратов Вега указывает, что плазма в оболочке кометы Галлея, несмотря на ее запыленность, в целом квази-нейтральна.

7. Распределения электронов на расстоянии ~II.5 тыс.км от

ядра на выходе космических аппаратов Вега из кометной оболочки

имеют максимум, а высотная зависимость электронной концентрации

— с о±0.2)

на расстояниях от ""11.5 тыс.км до 60 тыс.км близка к По радиозатменным данным КА Вега-1 и Вега-2, полученным на участке удаления КА от ядра, величины максимумов соответственно равны 3.6-10 см""4 и 2.2'Ю см~'"\ Распределение концентрации электронов на входе КА Вега-1 в кометную оболочку на этих же расстояниях от

ядра имеет аналогичный закон изменения, а распределение концентрации электронов на входе КА Вега-2 - имеет более сложный вид.

8. Анализ влияния вариаций плотности плазмы некометного происхождения на точность определения распределения концентрации электронов, проведенный путем численного моделирования, выявил, что величина максимума в распределении электронной концентрации изменяется в пределах ±150 см Кометоцентрическое расстояние максимума при этом не меняется и вид распределения электронной концентрации также сохраняется-

9. Численное моделирование влияния несферичности кометной оболочки на результаты радиозондирования дало величину эффекта, соизмеримую с влиянием изменений плотности плазмы некометного происхождения на экспериментальные данные. Расчеты, выполненные для моделей с разными параметрами плазменных струй, показали, что в радиозатменных данных отсутствуют четкие закономерности, указывающие на существование струй в плазменной оболочке кометы Гал-лея. Из модельных расчетов следует, что плазменная оболочка кометы Галлея в целом имеет сферически симметричную форму на комето-центрических расстояниях менее 60 тыс.км от ядра кометы.

10. Сравнение распределениий электронов в оболочке кометы, полученных из данных КА Вега-1 и Вега-2, показало, что активность кометы Галлея во время пролета КА Вега-1 была выше, чем во время пролета КА Вега-2. Наличие максимума в распределениях концентрации электронов по радиозатменным данным КА Вега-1 и Вега-2, а также в данных прямых измерений распределений концентрации тяжелых ионов на КА Вега-1 и Джотто, указывает, что плазменная оболочка кометы Галлея на расстоянии от 9 тыс.км до II.5 тыс.км от

5дра имеет долгожив.ущую структуру с пониженной плотностью плазмы.

II. Сопоставление профилей электронной концентрации, Полуниных из радиозатменных данных с помощью КА Вега-I, с профилями юнов н2о+, полученными из наземных спектроскопических наблюдений ;о время пролета КА Вега-I через оболочку кометы, показало что тношение концентрации ионов н20+ к концентрации электронов на динаковых высотах, близко к 0.2. Данная величина близка к вели-ине аналогичного отношения, полученной во время пролета КА ice ерез хвост кометы Джакобини-Зиннер.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладываясь на следующих конференциях: xv Всесоюзная конференция по рас-ространению радиоволн (Алма-Ата, 1987), хх Всесоюзная конферен-ия по радиофизическим исследованиям Солнечной системы (Симферо-эль, 1988), Всесоюзная конференция по методам исследования физи-а, движения и динамики малых тел Солнечной системы (Душанбе,

389), конференция молодых европейских радиоастрономов (Харьков, 989), ххи Всесоюзная конференция "Радиотелескопы и интерферо-зтры" (Ереван, 1990), xxiii Генеральной Ассамблее ursi (Прага,

390), xvt (Харьков, 1990) и xvii (Ульяновск, 1993) Всесоюзные знференции по распространению радиоволн, конференция agu (Сан-Франциско, 1994), хх Генеральной Ассамблее egs (Гамбург, 1995), также опубликованы в следующих работах:

, Н.А.Савич, В.И.Алтунин, В.Е.Андреев, Ю.Ф.Басос, Н.-Е.Е.Богуславская, А.С.Вышлов, А.Л.Гаврик, О.Н.Дорощук, М.М.Кручкович, В.Й.Лясковская, Е.П.Молотов, И.М.Морской, А.С.Набатов, М.А.Овсянникова, В.В.Селезнев, К.Г.Суханов, А.С.Шевердяев. Двухчас-тотное радиопросвечивание кометы Галлея при пролете космических аппаратов "Вега-I" и "Вега-2". -Письма в Астрон. Ж., 1986, т.12, N.9, с.675-682.

2. В.В.Селезнев, В.Е.Андреев, А.Л.Гаврик, Е.П.Молотов, йзмерени радиосигналов станций "Вега-1,2" при просвечивании оболочк: кометы Галлея. - Радиотехника, 1988, N.5, с.56-59.

3. В.Е.Андреев, А.С.Вышлов, А.Л.Гаврик, В. И. Ля сков екая, A.C. На батов, В.В. Селезнев. Характеристики радиосигналов при радио просвечивании кометы Галлея. -Радиотехника и электроника,1990 т.35, .N.5, с. 1035-1043.

4. В.Е.Андреев, А.Л.Гаврик. Распределение электронной концентра ции в комете Галлея по данным радиозондирования. - Космически исследования, 1990, т.28, вып.2, с.293-303.

5. В.Е.Андреев, А.Л.Гаврик. Распределение электронной концентра ции в комете Галлея: Решение обратной задачи по данным радио зондирования. - Космические исследования, 199I, т.29, вып.З, с.458-467.

6. В.Е.Андреев, А.Л.Гаврик. Плазменная оболочка кометы Галлея л данным радиопросвечивания. - Письма в Астрон. Ж., 1993, t.IS N.I2, с. 1081-1089.

7. В.Е.Андреев, А.С.Вышлов. Особенности распространения радиово! в оболочке кометы Галлея. - В кн.: Xv Всесюзная конференция т распространению радиоволн. Тезисы докладов. Алма- Ата, 1987 с .170.

8. В.Е.Андреев, А.Л.Гаврик. Квазипериодические изменения частот когерентных сигналов при радиозондировании кометы Галлея. -кн. XX Всесоюзная конференция по радиофизическим исследовг ниям Солнечной системы. Тезисы докладов. Симферополь, 198£ с.136.

9. В.Е.Андреев, А.Л.Гаврик. Распределение электронной концентрг ции в комете Галлея по данным радиозондирования. -В кн.: Все союзная конференция по методам исследования физики, движет и динамики малых тел солнечной системы. Тезисы докладов. Д; шанбе, 1989, с.5-6.

10. В.Е.Андреев, А.Л.Гаврик. Радиозондирование кометы Галлея. -кн.: Конференция молодых европейских радиоастрономов. KMEPJ 89. Тезисы докладов. Харьков, 1989, с.103.

11. В.Е.Андреев, А.Л.Гаврик, В.В.Селезнев. Исследование кометн: плазмы методом дисперсионного интерферометра. - В кн.: XX: Всесоюзная конференция "Радиотелескопы и интерферометры'

Ереван, 1990, с.10.

'2. В.Е.Андреев, A.JI.Гаврик. Решение обратной задачи двухчастот-ного радиозондирования плазменной оболочки кометы Галлея. - В кн.: Xvi Всесозная конференция по распространению радиоволн. Тезисы докладов. Харьков, 1990, т.2, с.135.

:3. В.Е.Андреев, A.JI.Гаврик. Оценка влияний плазменных джетов на результатам радиозондирования кометы Галлея. - В кн.: XVи конференция по распространению радиоволн. Тезисы докладов. Ульяновск, 1993, с.50.

;4. M.F'atzold, F.(1.Neubauer, V.E.Andreev, A.L.Gavrik. The electron density distribution about the nucleus of comet P/Halley as deduced from the radioscience experiment during the Vega flybys. -Ins AGU Fall fleeting. Abstracts of papers. San-Francisco, 1994, p.525.

5. V.fE. Andreev, A.L.CSavrik. Results of radioscience experiments during the Vega-1,-2 flybys through the comet Hal ley. — In: XX General Assembly of EGS, Abstracts of papers. Hamburg,199Э.

Подписано в печать 28.12.1995 г. Формат 60x84 1/16. Объем 1.39 усл.п.л. Тираж 100 экз. Ротапринт ИРЭ РАН. Зак. 100.