Исследование возможностей Сибирского солнечного радиотелескопа для изучения пространственно-временной структуры быстропеременных всплесков микроволнового излучения Солнца тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.03 ВАК РФ

РГ6 од

/ 3 МАП 1393 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ СОЛНЕЧНО-ЗЕМНОЙ ФИЗИКИ

На правах рукописи уда 523. 75: 523. 164

ГРЕЧНЕВ ВИКТОР ВАСИЛЬЕВИЧ

Исследование возможностей Сибирского солнечного радиотелескопа для изучения пространственно-временной структуры быстропеременных всплесков микроволнового излучения Солнца

01.03.03 - гелиофизика и физика солнечной системы

. / I

л.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Иркутск 1993

Работа выполнена в ордена Трудового Красного Знамени институте солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН (г. Иркутск)

Научные руководители: - лауреат Государственной премии,

доктор физико-математических наук, профессор II А. Есепкина (СПбТУ)

- доктор технических наук Г. Я. Смольков (ИСЗФ СО РАН)

Официальные оппоненты: - доктор физико-математических наук

В. М. Григорьев (ИСЗФ СО РАН)

- доктор физико-математических наук, профессор М. В. Тинин (ИМ ИГУ)

Ведущая организация: Санкт-Петербургский филиал Специальной астрофизической обсерватории РАН

Защита диссертации состоится " " 1993 г.

в " " часов " " минут на заседании специализированного совета

при институте солнечно-земной физики, г. Иркутск.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИСЗФ.

Автореферат разослан 1993 г.

Ваш отзШ на реферат в двух экземплярах просим направить в адрес ученого секретаря специализированного совета ИСЗФ:

664017, Иркутск, Лермонтова 126, ИСЗФ

Ученый секретарь специализированного совета

к. ф.-м. н. А. И. Галкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы обусловлена неослабевающим интересом к исследованию природы и закономерностей солнечной активности, определяющей геофизическую обстановку и состояние околоземного пространства. Результаты исследований физических условий и процессов на Солнце необходимы для развития физики плазмы.

В связи с этим среди ключевых проблем солнечной физшш выделяются задачи исследования активных областей и вспышек. Вспшеч-ные процессы развиваются в хромосфере и короне. Активные образования в верхних слоях солнечной атмосферы в проекции на солнечный диск в оптическом диапазоне не наблюдаются на фоне излучения фотосферы, превышающе-о на 6 порядков яркость короны, но эффективно наблюдаются в радиодиапазоне. Вспышечные процессы в этом диапазоне проявляется всплесками радиоизлучения.

Пространственную структуру явлений, происходящих в атмосфере активных областей при вспышках, можно исследовать лишь на больших радиотелескопах, обладающих достаточно высоким пространственным разрешением. За последнее десятилетие с появлением таких крупных универсальных инструментов, как РАТАИ-600, »ЬА, УЗЯТ, развитием техники РСДБ достигнуто значительное повышение пространственной разрешающей способности. Это позволило установить", что области повышенного радиоизлучения связаны с активными областями и имеют тонкую структуру, коррелирующую с пятнами и порами.

Однако выполняемых на уникальных универсальных радиотелескопах эпизодических наблюдений Солнца недостаточно дл. систематических исследований эволюции строения активных областей и динамики нестационарных процессор в их атмосфере. Для изучения

- г -

солнечной активности создан Сибирский солнечный радиотелескоп (СОРТ), позволяющий выполнять регулярные наблюдения Солнца в течение дня с угловым разрешением до,16". ССРТ представляет собой 266-элементный крестообразный эквидистантный радиоинтерферометр с параллельным многочастотным приемом ка волне 5,2 см в полосе 112 МГц, рассчитанный на работу в одномерном режиме и в двумерном мультипликативном режиме с параллельно-последовательным синтезом изображения. ССРТ дает возможность обзора всего диска Солнца, что позволяет исследовать и крупномасштабные образования, к нестационарные процессы. При этом, благодаря ортогональному расположению линейных интерферометров ССРТ, в одномерном режиме можно чметь в любое время приемлемое качество наблюдений.

Одна из наиболее актуальных задач физики Солнца - исследования тонкой временной структуры радиовсплесков с высоким пространственным разрешением. Известен ряд наблюдений такой структуры, главным образом в длинноволновой части сантиметрового и дециметрового диапазонов, и выполненных, за редким исключением, на инструментах интегрального потока, что не дает возможности локализовать источники и осложняет изучение их природы. В рамки известных моделей и механизмов эти данные не укладываются. Понятен интерес к наблюдениям таких событий с высоким пространственным разрешением. Способ формирования отклика ССРТ на принимаемое излучение в принципе позволяет получать информацию, способствующую решению этой задачи, но его временное разрешение в'режиме мониторинга ограничивалось несколькими минутами, что не позволяло исследовать динамику Сыетропеременных всплесков микроволнового излучения Солнца; другие возможности наблюдений быстрых процессов на СОРТ были ограничены временных! разрешением 0,2 с.

На СОРТ получены новые сведения об активных образованиях в солнечной атмосфере, Прогресо фиэики Солнца, ряд международных научных программ обусловили необходимость расширения возможностей СОРТ, в частности, ва счет повышения временного разрешения и адаптации параметров радиотелескопа к изменению программ и условий наблюдений.

Временное разрешение, требуемое для исследований пространственно-временной структуры быстропеременных спорадических солнечных явлений, определяется предельными скоростями распространения источников радиоизлучения - пучков релятивистских электронов - и при угловом разрешении до 16", соответствующем масштабу на Солнце 10000 км, составляет порядка 35 мо.

В мультипликативном двумерном режиме СОРТ минимальное время синтеза изображения Солнца определяется временем его прохождения через веерную диаграмму направленности (ДН) ССРТ и не может быть меньше 140 с, что ограничивает возможности исследования всплесков. Аддитивному режиму не свойственны такие ограничения, и он может быть использован для исследования пространственно-временной структуры быстропеременных микроволновых всплеоков. Аддитивный одномерный режим ССРТ иоследовался Т. А. ТрескййЫМ! однако его специфика при наблюдении кратковременных всплесков была изучена недостаточно. Особенности этого режима исследованы в главе 1.

При вспышках наблюдаются весьма высокие потоки излучения локальных источников - 1000 с.е. п. и выше, на фоне которых радиоизлучение спокойных областей Солнца практически не регистрируется. В этих случаях для выделения особенностей пространсТь.иной структуры активных областей на фоне боковых лепестков ДН радиотелескопа особенно важно иметь четко сформированную и достоверно извест-

иую ДН инструмента Для этого нутвно мать влияние на ДН СОРТ искажающих факторов, воедействующих на принимаемую информации в ан-тенно-фидерном комплексе (АФН) СОРТ. Качество антенны влияет на качество наблюдений, а состояние многоэлементной антенной системы СОРТ в значительной мере определяется системами управления. Пээ-тому существенное влияние на качество данных оказывает управление наведением антенн и другими подсистемами АФН, имеющего сложную организацию. Задачи управления составляет серьезную проблему, что характерно для инструментов такого класса Требуют исследования Еоиросы синхронизации антенно-фидерной, приемной и других систем СОРТ, влияющей на чувствительность и точность намерений. Для ис-польвования данных наблюдений быстропротекающих явлений солнечной активности, полученных в различных диапазонах излучения на различных инструментах, требуется их соответствующая синхронизация, чего можно достичь путем синхронизации СОРТ с системой точного времени Госстандарта. Перечисленным вопросам посвяшрна глава 2.

Временное разрешение СОРТ ограничивается возможностями приемной системы, построенной на основе многоканального гетеродини-рованин, не имевшего практической альтернативы в годы ее проектирования. Сложность приемной системы ватрудняет адаптацию ее параметров; сетка частотных каналов фиксирована, что не позволяет оптимизировать их характеристики. На основе акустооптического метода можно создать Приемную систему с адаптируемыми характеристиками. Проф. Н. А. Есепкиной была предложена совместная программа разработки акустооптического управляемого приемного устройства для СОРТ, позволяющего достичь высокого временного разрешения. Реализации акустооптической приемно-регистрирующей системы СОРТ посвящена глава 3.

Разработка перечисленных методов и систем позволила исследовать характеристики СОРТ, повысить его эффективность и исследовать структуру источников кратковременных микроволновых всплесков солнечного излучения с пространственным разрешением до 16" и изменения потоков их излучения с временами порядка десятков миллисекунд. Основные результаты изложены в главе 4.

Цель работы заключается а решении следующих основных задач:

1. Исследование возможностей адаптации СОРТ к наблюдениям пространственно-временной структуры кратковременных всплесков микроволнового излучения активных областей.

2. Разработка и анализ систем управления антенно-$идерным комплексом СОРТ. Исследование влияния ошибок в системе управления наведением антенн на характеристики СОРТ » регистрируемый отклик

3. Разработка системы синхронизации комплекса СОРТ.

4. Разработка и исследование акустооптического приеинпса.

Б. Выполнение наблюдений и исследование пространственно-временной структуры микроволновых всплесков солнечного излучения.

Научная новизна:

1. Показана возможность исследования пространственно-временной структуры источников кратковременных микроволновых всплесютв солнечного излучения на СОРТ в одномерном аддитивном режиме. Уточнены некоторые результаты предшествующих исследований характеристик СОРТ в этом режиме при частотном сканировании. Показано, что уширение ДН в полосе частот 600 кГц составляет дс. 1,36 против 1,03 для мультипликативного режима Огибающая .ДН антенных элементов на 151 уже. чем считалось ранее. Получена оце"ка чувствитель-

НОСТИ СОРТ в 0,04 с. о. п.

2. Выполнен анализ наведения многоэлементной антенной системы ССРТ на Солнце. Исследовано влияние ошибок наведения антенных элементов на характеристики радиотелескопа и регистрируемый отклик. Показано, что ошибки наведения отдельных антенных элементов приводят к несущественному искажению да интерферометра. Восстановлены формы диаграммы направленности ССРТ, соответствующие реально измеренным распределениям поля по его апертуре. Разработана и исследована система управления наведением. Решены вопросы управления основными элементами антенно-фидерного комплекса и их контроля. Разработана система синхронизации комплекса ССРТ и его привязки к системе точного времени Госстандарта с точностью 2 мс.

3. Развит метод частотного сканирования для радиоинтерферометра в одномерном аддитивном режиме, что позволило повысить временное разрешение ССРГ и дает возможность оптимального формирования ДН при различных направлениях приема. Разработана приемно-регистрирующая акустооптическая система с программно-управляемыми параметрами, позволяющая регистрировать одномерный образ распределения радиояркости по всему диску Солнца 8а время до 66 мс. Развит и реализован метод слежения за откликом на излучение активной области, позволяющий достичь временного разрешения до 14 мс.

4. разработан метод обработки данных на основе анализа диаграммной модуляции отклика, позволяющий определять размеры выделяемых компактных радиоисточников, меньших ширины ДН интерферометра.

Б. Проведены исследования на ССРТ пространственно-временной структуры всплесков микроволнового излучения Солнца. Показано, что пространственные изменения структуры источника излучения микроволнового всплеска имеют сверхтонкий временной масштаб, дости-

гаюций 50 мо.

На защиту выносятся:

1. Результаты исследования влияния ошибок в антенно-фидерной системе ССРТ на хавактеристики радиотелескопа и на результаты наблюдений распределения радиояркости Солнца.

2. Система управления наведением антенных элементов ССРТ.

3. Система синхронизации ССРТ.

4. Результаты разработки приемно-регистрирующей акустоопти-ческой системы.

Б. Реализация метода слежения за активной областью с помощью частотного сканирования.

6. Метод определения размера выделяемых радиоисточников на основе анализа характеристик диаграммной модуляции отклика ССРТ.

7. Результаты наблюдений всплесков микроволнового излучения Солнца с помощью разработанных методов и средств.

Научное и практическое значение работа

Практическая ценность работы заключается в расширении наблюдательных возможностей и повышении эффективности использования ССРТ.

Созданная система синхронного управления антеннами ССРТ обеспечила наведение антенных элементов с требуемой точностью и, соответственно, систематический мониторинг солнечной активности в режиме регистрации одномерных распределений радиояркости.

Результаты исследования аддитивного одномерного режима ССРТ позволили реализовать наблюдения пространственно-временной структуры кратковременных всплесков и повысить точностг обработки дан-

НИХ.

Разработанная методика моделирования антенно-фидерной системы СОРТ позволяет повысить достоверность и точность измерения распределения радиопркости по диску Солнца и снизить требования к системе наведения антенн, что упровдет ее эксплуатацию. Методика может быть использована для расчета ДН различных многоэлементных антенных систем с учетом влияния искалаюпщ факторов.

Систематизированы способы контроля системы поляризационных модуляторов. На их основе разработаны средства контроля.

Разработанная приемно-регистрирующая акустооптическая система позволила впервые на СОРТ реализовать параллельный многочастотный прием в полной полосе приема, вследствие чего время получения распределения радиояркости всего диска Солнца уменьшено до 0,056 с. В результате стало возможным исследование пространственно-временной структуры кратковременных всплесков микроволнового излучения"активных областей, включая их сверхтонкую временную структуру. Развитый метод слежения позволил реализовать временное разрешение 66 мс с перспективой его дальнейшего повышения. Это открывает возможности исследования процессов первичного энергозы-деления при вспышках.

Разработанная методика обработки данных на основе анализа характеристик диаграммной модуляции отклика позволяет определять размеры выделяемых компактных радиоисточников, меньших ширины ДН интерферометра, и их изменение во времени.

Проведенные с использованием разработанных методов и средств наблюдения позволили исследовать пространственно-временную структуру всплесков микроволнового излучения Солнца.

В результате работы достигнут новый уровень мониторинга сол-

<э

печной активности и исследований по данным ССРТ.

Предложенные методы могут быть использованы для решения других задач инструментальной радиоастрономии.

Реализация работы. Результаты работы использованы при создании систем комплекса ССРТ и повышении эффективности его использования, в процессе регулярных наблюдений на нем, обработке данных; при передаче данных мониторинга солнечной активности в отечественный центр прогнозирования геофизической обстановки; при оснащении радиотелескопа РАТАН-СОО малыми солнечными инструментами.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на XI, XIV, XXI Всесоюзных юшфэренциях по радиоастрономии, на Межрегиональной конференции но радиоастрономическим исследованиям солнечной системы в 1992 г. , на IV Всесоюзном симпозиуме по модульным информационно-вычислительным системам, на XVIII конф&ренции молодых европейских радиоастрономов, на выездной сессии Антенной секции Научного совета АН СССР по проблеме "Радиоастрономия" в 1983 г., на XIII школе по автоматизации научных исследований. Практической апробацией решения рассматриваемых в диссертации вопросов явилось использование результатов их исследования при реализации проекта ССРТ, его развитии, мониторинге солнечной активности и выполнении оригинальных исследований РАО.

Публикации.

Но теме диссертации опубликовано (в 1978-1992 гг.) 18 работ.

- 10 -

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения и списка литературы из 178 наименований, содержит 194 страницы машинописного текста, 67 рисунков, 4 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулированы задачи исследований, основные результаты, представленные к защите, кратко изложено содержание работы.

В первой главе анализируются формирование отклика СОРТ в аддитивном режиме и возможности адаптации его характеристик при наблюдениях спорадического микроволнового излучения Солнца. С этой целью дается обзор современное состояния вопроса: сравнительный анализ организации приема и обработки информации на некоторых крупных радиотелескопах, методов и техники исследований тонкой временной структуры всплесков солнечного радиоизлучения.

Исследовано формирование отклика ССРТ на наблюдаемое распределение радиояркости, его особенности в аддитивном режиме интерферометров ССРТ, частотное сканирование, влияние на ДН полосы приема в основных режимах. Метод частотного сканирования заключается в использовании зависимости ориентации ДН от частоты принимаемого излучения для формирования развертки изображения и реализован на ССРТ в виде параллельного многочастотного приема.

Для оптимизации режима приема на ССРТ имеются следующие возможности его адаптации: выбор оптимальной полосы частот приема в зависимости от направления приема относительно базы ССРТ; выбор

оптимального усиления для достижения оптимальной чувствительности к предотвращения зашкалов; выбор оптимальной частоты регистрации для записи всплесков микроволнового излучения и минимизации объема информации; при наблюдении в аддитивном одномерном режиме с частотным сканированием прием от линии восток-запад либо север-юг в зависимости от положения Солнца; "прорежение" антенной.решетки при наблюдении мощных всплесков. Исследованы критерии адаптации режима, параметров и характеристик ССРТ.

На основе анализа требований к средствам управления и сбора информации, необходимым для мониторинга солнечной активности, показано, что выбор в качестве системной базы ССРТ стандарта КАМАК является целесообразным. Установлена необходимость создания ряда специализированных модулей для ССРТ с возможностью поэтапного ввода систем с автономным управлением при рациональном распределении функций между аппаратными и программными средствами. Эти принципы позволили создать ряд необходимых для систем ССРТ модулей.

Вторая глава посвящена влиянию искажающих факторов в антен-но-фидерном комплексе ССРТ на наблюдения активных областей, проблемам его управления и согласования с другими системами ССРТ.

В задачи управления АФК входит управление наведением АЭ и комплекс разнородных вадач контроля и управления другими подсистемами АФК. Для их решения управление АФК выполнено распределенным с групповой организацией: АФК разбит на 16 групп по 16 АЭ. Дистанционное управление обеспечивается последовательной ветвью КАМАК, Функции управления наведением АЭ реализованы специальны» модулем. Управляет всей системой ЭВМ СМ 1-420. Благодаря такой организации удалось резко снизить информационные потоки между-цент-

ром и периферией, что позволило воолэжить на ЭВМ дополнительные задачи по управлению процессом мониторинга солнечной активности.

Разработана методика моделирования антенно-фидерной системы СОРТ. Она заключается в расчете преобразования Фурье от распределения поля по апертуре радиотелескопа, в котором ошибки наведения учитываются амплитудными и фазовыми поправками. Амплитуды в исходном распределении взвешиваются о ДН каждого антенного элемента по полю при его заданном наведении. Показано, что зависимость фаговых добавок от ошибок наведения квадратичная. На основе этой методики исследовано влияние на ДН и отклик интерферометра ошибок наведения, порождаемых различными источниками. При ширине ДН АЭ в 80' и допустимом искажении измеряемых величин радиоисточников в 10% ошибка наведения не должна превышать 16'. Однако разброс наведения и отказы в антенной системе не ведут к катастрофическим последствиям и не вызывают заметной асимметрии аддитивной ДН. Влияние отказов сводится к снижению усиления и к изменению соковых лепестков ДН. Разброс наведения АЭ слабо влияет на форму ре-эультируюпуэй ДН интерферометра. Систематическая ошибка в наведении всех АЭ сказывается на форме кривой прохождения. Ошибки наведения искажают результаты измерения фаэового распределения. Средняя величина отклонения может Оьггь измерена с помощью дискретного сопровождения и скомпенсирована.

С целью адаптации ДН СОРТ к наблюдению всплесков разработаны средства для управления заполнением апертуры СОРТ. Разработаны методы и средства контроля системы измерения поляризации радиоизлучения.

Использование модуляционного приема требует синхронизации модуляторов АФК с приемной системой. Для этого создана сеть опор-

ных частот, обеспечивающая генерацию модулирующих сигналов и их трансляцию к модуляторам и на приемный комплекс. Возможное снижение чувствительности за счет разброса фаг; модулирующих сигналов не превышает при поляризационных измерениях - не Солее 0,15%.

Основной режим наведения СОРТ - программное наведение по 8а-ранее рассчитанным координатам Солнца. /Тля координатной привязки системы наведения и временной привязки данных разработана система точного времени, воспроизводящая шкалу времени, синхронизированную с радиосигналами службы точного времени Госстандарта, и передающая ее ко всем системам ССРТ. Обеспечиваемая точность - 2 мс.

Третья глава посвящена развитию приемно-регистрирующей системы ССРТ для исследования пространственно-временной структуры микроволновых всплесков.

В период создания действующей .фиемной системы при выбранной параллельной организации приема практически не было альтернатив реализации его многоканальной части в виде совокупности 180 канальных фильтров. Низкочастотные выходные сигналы приемной системы воспроизводят параметры Стокса I и V принимаемого микроволнового излучения Солнца. Разработанная регистрирующая система выполняет измерение и запись их величин с временным интервалом до 0,2 с под управлением микро-ЭВМ "Электроника 80".

Вследствие сложности фильтрового приемного устройства адаптация его параметров и характеристик связана со значительными трудностями; сетка частотных каналов фиксирована. Это приводит к ограничению"наблюдательных возможностей ССРТ. Преодолеть указанные трудности позволяет разработанная на основе акустооптики многоканальная прнемно-регистрирующая система (АОПРС) с временным

разрешением 0,056 о и перестраиваемыми характеристиками. Для повышения временного разрешения в системе применена распределенная по всем уровням обработка информации. Исследованы основные характеристики АОПРС при частотном сканировании, методы их оптимизации и адаптации при наблюдении всплесков микроволнового излучения Солнца, разработаны соответствующие средства. Экспериментально подтверждено повышение пространственного разрешения при оптимальном формировании сетки частот приемного устройства по сравнению с разрешением, достигаемым при фиксированной частотной сетке.

Реализован предложенный Т. А. Тресковым метод сопровождения активной области при частотном сканировании. Разработан алгоритм слежения за наблюдаемым источником при его видимом перемещении по чытоте. 3 реальном масштабе времени алгоритм позволит удерживать в поле зрения интересующую активную область и достичь временного разрешения 14 мс и выше для исследования сверхтонкой временной структуры микроволновых всплесков.

В четвертой главе рассмотрены результаты исследования характеристик СОРТ и радиоизлучения Солнца, полученные с использованием разработанных в диссертации методов и средств.

Для достоверной интерпретации данных исследованы характерп-тики СОРТ. На основе разработанного метода моделирования антенно-фидерной системы восстановлены формы ДН. соответствующие реально измеренным распределениям поля по апертуре радиотелескопа. Ширина главного максимума ДН оказалась близкой к идеальной (16"). Показано, что при отсутствии отказов доминирующе влияние на форму ДН окаэывакгг фазовые ошибки. Оценена чувствительность ССРТ, оказавшаяся для обоих приемников близкой к 0,04 с. е. п.

Благодаря реализованным возможностям АОПРО на СОРТ впервые были организованы регулярные исследования пространственно-временной структуры кратковременных микроволновых всплесков с высокими пространственным и временным разрешением.

По результатам наблюдений всплесков 17, 18 февраля, 8 июля и б сентября 1992 г., выполненных с временным разрешением в 56 мо, установлено, что микроволновые всплески имеют тонкую пространственно-временную структуру. Во время импульсного всплеска 18 февраля 1992 г. происходили сложные изменения размера источника в пределах 20-80". Измеренная проекция старости расширения области всплеска достигает 560 км/с.

Всплески 8 июля и б сентября обнаруживают сверхтонкую временную структуру в виде узкополосных импульсов излучения длительностью 50 - 100 мс. 13о временной структуре всплеска 8 июля на Фазе его спада через 3 минуты после . дксимума выделяются начальная серия импульсов и квазипериодическая серия импульсов убывающей величины с убывающим периодом. Выяснение природы этого явления требует дополнительных исследований. Во время всплеска б сентября наблюдались короткие импульсы на фазе роста. Положения источников импульсного излучения и основного всплеска близки.

При обработке данных использован метод слежения за откликом на излучение источника. Исследована диаграммная модуляция отклика, проявляющаяся при слежении. Диаграммная модуляция связана с переходом источника из одного частотного канала в другой при прохождении Солнцем частотных лепестков ДН СОРТ и отчетливо проявляется для компактных источников. Предложен метод определения размеров выделяемых радиоксточников по характеристикам диаграммной модуляции и разработана методика обработки данных на основе их

анализа, позволяющая определять изменения во времени размеров компактных радиоисточников, меньших ширины ДП интерферометра, с временным разрешением, определяемым периодом модуляции. Методик хорошо формализуется, что делает ее достаточно удобной. На ее основе определены вариации размера источника всплеска 18 февраля.

Таким образом, достигнутые новые наблюдательные возможности ССРТ позволяют в дальнейшем приступить к изучению механизмов первичного энерговыделения при развитии вспышечных процессов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в диссертации:

1. Исследованы возможности изучения пространственно-временной структуры источников быстропеременных микроволновых всплесков солнечного излучения на ССРТ в одномерном аддитивном режиме. Уточнены некоторые результаты предшествующих исследований характеристик ССРТ в этом режиме при частотном сканировании.

2. Разработана методика моделирования антенно-фидерной системы ССРТ, позволившая исследовать влияние ошибок в системе наг1-дения антенны на ДН радиотелескопа и результаты наблюдений микроволнового излучения активных областей. На ее основе восстановлены формы диаграммы направленности ССРТ, соответствующие реально измеренным распределениям поля. Показано, что при отсутствии отка-вов домиьирушре влияние на форм/ ДН оказывают фазовые ошибки, а отклонения антенных элементов от направления на Солнце слабо влияют на диаграмму направленности.

Разработаны управляющие модули и проведен анализ дискретной распределенной КАМАК-системы управления наведением многоэлементной антенной системы СОРТ. Систематизированы методы и при участии автора разработаны программируемые модули управления основными элементами антенно-фидерного комплекса.

При участии автора разработана система синхронизации, обеспечившая согласованную работу антенно-фидерной и приемной систем и их привязку к сигналам службы точного времени Госстандарта с точностью £ мс.

3. При участии автора разработана приемно-регистрирующая акустооптическая система с программно-управляемыми характеристиками. Показано, что имеется возможность повышения пространственного разрешения ССРТ до 86%, на высоких интерференционных порядках при оптимальном формировании характеристик приемного устройства.

Акустооптический приемник посолил уменьшить время формирования отклика ССРТ на распределение радиояркости по диску Солнца до 0,056 с. Вследствие этого стало возможным исследование пространственно-временной структуры кратковременных всплесков микроволнового излучения Солнца. Разработана методика наблюдений, в результате которых впервые зарегистрированы одномерные распределения радисяркости источников микроволновых всплесков, имеющих сверхтонкую временную структуру.

Развит метод слежения ва откликом интерферометра на радиоизлучение интересующей активной области, что дает возможность дальнейшего повышения временного разрешения.

Исследована диаграммная модуляции отклика на сопровождаемый радиоисточник. Разработан метод определения равмеров радиоисточников из характеристик диаграммной модуляции, позволяющий опреде-

лять размеры выделяемых источников, меньших ширины ДН интерферометра.

4. Результаты наблюдений показали, что:

а) микроволновые всплески имеют тонкую пространственно-временную структуру. Установлено, что во время импульсного всплеска 18 февраля 1992 г. происходили сложные изменения размера источника в пределах 20-80". Измеренная проекция скорости расширения области всплеска достигает Б60 км/с;

б) некоторые воплески на волне 6,2 см имеют сверхтонкую временную структуру в виде последовательности импульсов излучения длительностью 50 - 100 мс как на фазе роста, так и на фазе спада всплеска. Во время всплеска 8 июля 1992 г. наблюдалась кваэипериодичес-кэ" серия импульсов убывающей величины с убывающим периодом.

Наблюдения в целом показали, что разработанный комплекс методов и средств позволяет исследовать на ССРГ пространственно-временную структуру бьютропеременных всплесков микроволнового излучения активных областей, существенно повышая эффективность СОРТ как для мониторинга солнечной активности, так и в качестве инструмента для изучения физики солнечных вспышек.

Публикации по теме диссертации:

1. Белош а В., Гречяеэ а а , Зайцев а И., Путилов а А. Организация дистанционного управления антенной системой Сибирского солнечного радиотелескопа. В кн.: XI Всесоюзная радиоастрономическая конкуренция по аппаратуре, антеннам и методам. Тезисы докладов. Ереван, 1978, с. 276-278.

2. Гречнев В. Е , Коновалов С. К. Система управления антеннами

ССРГ. В кн.: Радиоастрономическая аппаратура, антенны и методы. XIY Всесоюзная радиоастрономическая конф: ренция. Тезисы докладов. Ереван, 1682, с. 321.

3. Белой В. В. , Гречнев В. В., Коновалов С. К. , РайнОольд Э. М. Применение последовательной ветви КАМАК в распределенных системах. В кн.: Структура и организация систем реального времени. Тезисы докладов IV Всесоюзного симпозиума по модульным информационно-вычислительным системам. Иркутск, 1983, с. 7-8.

4. Белою В. В. , Гречнев В. В. , Коновалов С. К. , Миллер Б. Г. , Путилов В. А. , Райнбольд Э. М. Последовательная ветвь КАМАК в системе управления антенно-фидерным трастом Сибирского солнечного радиотелескопа. Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука, 1983, вып. 64, с. 176-181.

б. Belosh V. V. , Grechnev V. V. , Konovalov S. К. et al. Siberian solar radio telescope antenna-feeder system control. In: XVIII Young European Radio Astronomers Conference (YERAC). Abstracts. Leningrad, SAO, 1984, p. 65-66.

6. Белош В. В. , Гречнев В. В. , Путилов Е А. Модуль КАМАК для управления шаговыми двигателями. В кн.: Автоматизация научных исследований. Материалы XIII школы по автоматизации научных исследований. АН СССР. Красноярск, 1980, с. 87-91.

7. Гречнев В. Е Влияние ошибок наведения антенн на диаграмму направленности и отклик ССРТ. Препринт ИСЗФ СО РАН 8-92. Иркутск, 1992. 20 с.

8. Гречнев В. В. Система передачи опорных частот ССР.. Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука, 1988, вып. S1, с. 172-181.

5. Гречнев В. В., Платонов А. В. Система времени комплекса

СОРТ. В КН.: Радиоастрономическая аппаратура. XXI Всесоюзная кан-ференцин. Тезисы докладов. Ереван, 1989, с. 252-253.

10. Белой В. В. , Гречьев а В. . Зайцев И И. , Миллер В. Р. . Путилов В. А. Система сбора информации и управления для многоканального радиомэтра. В кн.: XI Всесоюзная радиоастрономическая конференция по аппаратуре, антеннам и методам. Тезисы докладов. Ереван, 1978, с. 80-81.

11. Белош В. В. , Гречнев В. а , Зайцев И II , Миллер а Г. , Путилов а А. Система сбора информации и управления параметрами многоканального радиометра. Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука, 1979, вып. 49, с. 180-185.

12. Гречнев В. В. , Есепкина Н А. , Занданов В. Г. и др. Исследо-вгчие макета акустооптоэлектроннсго приемника на Сибирском солнечном радиотелескопе. Письма в ИТФ, 1988, т. 14, вып. 7, с. Б81-586.

13. Гречнев а В. , Есепкина а А. , Занданов Е. Г. и др. Шкет акустооптоэлектронного приемного устройства ССРТ. Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М. , Наука, 1988, вып. 83, о. 167-177.

14. Гречнев а Е , Есепкина Н А. , Занданов В. Г. и др. Обработка сигналов Сибирского солнечного радиотелескопа в акустоопточ-лектронном приемном устройстве. В кн.: Радиоастрономическая аппаратура. XXI Всесоюзная конференция. Тезисы докладов. Ереван, 1989, с. 259.

16. Гречнев ЕВ., Молодяков С. А. Система регистрации им-пульсно-мыипулированных оптических сигналов. ПТЭ, 1992, N 2, с. 113-118.

16. Гречнев Е Е , Занданов В. Г., Миллер В. Г. Унифицированный

адаптируемый радиометр. Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука, 1988, вып. 79, о, 203-211.

17. Алтынцев А. Т., Гречнев а а , Еоепкина а А. и др. Наблюдения всплесков микроволнового излучения Солнца на Сибирском солнечном радиотелескопе о БО-миллисекундньм равревением. Препринт ИСЭФ СО РАН 11-92. Иркутск, 1902. 12 с.

18. Алтынцев А. Т., Гречнев а а , Качев Л. В. и др. Наблюдения микроволнового излучения Солнца на радиотелескопе СОРТ о миллнсе-кундным разрешением. В кн.! Межрегиональная конференция по радиоастрономическим исследованиям солнечной системы (сентябрь, Н. Новгород). Тезисы докладов. II, 1992, с. 22.

Личный вклад автора:

При выполнении работ, результаты которых излогшны в [1-61, автор участвовал в разработке структуры и алгоритмов работы системы управления наведением антенн ССРТ, разработал ее топологию, разработал и участвовал во внедрении управляющей аппаратуры}

[6] - автор участвовал в разработке структуры и алгоритмов работы устройства управления приводом антенн и предложил основные решения его компонентов!

[7,8] - написаны без соавторов;

[91 - автором разработаны структура системы точного времени ССРТ и предложены основные решения ее компонентов!

С 10,11] - автор участвовал в разработке структуры и алгоритмов работы системы сбора информации, адаптации и освоении управляющей и измерительной аппаратуры;

[12-151 - автор предложил организацию управления съемом ин-

формации в акустооптичеекой приемно-регистрирующей системе и организацию ее предпроцессорной обработки, участвовал в разработке управлявшей аппаратуры и алгоритмов работы системы, разработал систему синхрони&ации, участвовал в намерениях;

С163 - автором разработаны методики и алгоритмы автоматического патрулирования воплесков и системной диагностики, автор участвовал в разработке структуры и алгоритмов работы системы;

[17,181 - автор разработал методику и алгоритм слежения за активной областью, рассчитал диаграммную модуляцию отклика, участвовал в обработке данных.