Метеорная радиосвязь

Метео́рная радиосвя́зь — вид радиосвязи, использующий отражение радиосигнала от ионизированных следов метеоров, сгорающих в атмосфере Земли. Обычно используемый частотный диапазон — от 20 МГц до 500 МГц, дальность связи до 2250 км.

Физический механизм

Метеорный поток Леониды. 1966 год

Метеоры - это явление сгорания в атмосфере метеорных частиц. Метеорные частицы, сгорающие в атмосфере Земли на высоте 70-120 км, образуют следы ионизированного газа, достаточно хорошо отражающие радиоволны. Время существования такого следа — от долей секунд до нескольких секунд, определяется размером сгорающей частицы. Плотность следов значительно увеличивается во время регулярных метеорных потоков. На существование механизмов рассеяния от метеорных следов в ионосфере (МР) указывали исследования английского учёного Т. Л. Эккерслея, выполненные ещё в 1929 году. В отличие от радиосвязи на ВЧ, связь с помощью МР (рассеяния от метеорных следов), как и связь с помощью ИР (рассеяния радиоволн на неоднородностях ионосферы), слабо подвержена влиянию ионосферных возмущений и позволяет создать линии большой протяжённости с относительно высокой надёжностью связи в течение всего года. Однако на практике метеорная радиосвязь не очень устойчива из-за нестабильности метеорных потоков.

Использование

В 1950-х годах создаются первые линии метеорной связи в Канаде, США и других странах. Первая система метеорной радиосвязи «Джанет» (англ. JANET) была создана в 1952 году агентством оборонных исследований и развития Канады и работала в диапазоне частот 30-50 МГц на трассе протяжённостью около 1000 км, имела передатчики мощностью в 500 вт, разнос между частотами передачи и приёма составлял 1 МГц, средняя скорость передачи информации была примерно равна 150 бит/с, максимальная скорость составляла 300 бит/с. Проект был закрыт около 1960 г. В 1965 году была создана система «COMET» (Communication by Meteor Trails), для связи штабов НАТО в Нидерландах, Франции, Италии, ФРГ, Великобритании, Норвегии. Скорость передачи сигнала по метеорному каналу зависела от плотности метеорных следов и составляла 115—310 бит в секунду. В конце 60-х годов в СССР также были созданы (под руководством А. А. Магазаника) две линии метеорной связи: Норильск — Красноярск и Салехард — Тюмень, которые находились в эксплуатации около десяти лет. Проблемная радиоастрономическая лаборатория ПРАЛ Казанского университета (основана в 1957 г., н. рук. Проф. Костылев К. В. — основатель лаборатории, проф. Сидоров В. В.) активно занималась исследованием метеоров радиофизическими методами, и сейчас продолжается работа в казанском университете. С появлением спутниковой связи метеорная радиосвязь уменьшила значение. В настоящее время используется в основном в научных целях и любительской радиосвязи. Следует, однако, отметить, что некоторое количество специализированных радиосетей и в настоящее время используют метеорную радиосвязь: так, в западной части США действует сеть автоматических метеостанций SNOTEL (около 500 автономных станций), связанных с главными центрами обработки данных в штатах Айдахо и Юта. Аналогичная сеть существует на Аляске.

Спутниковые системы связи достаточно уязвимы, поскольку спутники можно сбить, отключить, заблокировать. Что же касается метеорных систем, считается^[кем?], что они смогут «пережить» даже ядерный взрыв. Метеорные частицы будут лететь на Землю всегда, им невозможно помешать, это значит, что метеорные радиоканалы будут существовать в любом случае.

Кроме того, метеорная связь очень нужна в полярных районах. Там работу спутников блокируют возмущения атмосферы, которые происходят под воздействием магнитных аномалий, таких, как Северное сияние и авроры. США и Китай сегодня очень заинтересованы в том, чтобы создать надежные системы радиосвязи и навигации, которые бесперебойно работали бы в полярных районах. К этим районам сейчас интерес огромен, продиктован он тем, что там обнаружены огромные запасы нефти.

В семидесятые годы В. В. Сидоровым, Р. Г. Минуллиным и Р. Ю. Фахрутдиновым начаты работы по разработке методов и технических средств независимой высокоточной синхронизации шкал времени в радиотехнических системах с разнесенными позициями на основе использования методов и средств метеорной радиосвязи, были достигнуты точности синхронизации шкал времени до 10 нс., а аппаратурные комплексы доведены до промышленной реализации (Г. С. Кардоник, Л. А. Эпиктетов, Р. Р. Мерзакреев и др.). В Советском Союзе существовали две мощные группы, которые занимались метеорными проблемами и построением метеорных радиосистем. Одна из них — в Казанском университете, другая — в Харькове. Сегодня^{[когда?]} уникальные разработки казанских ученых позволяют создать систему синхронизации пунктов связи с наносекундной точностью.

Современные высокоточные спутниковые системы навигации и радионавигации -GPS, ГЛОНАСС работают с точностью 30, в лучшем случае 5 наносекунд. Ученые Казанского университета в тесном сотрудничестве с научно-производственными комплексами Москвы и Петербурга еще в 1980-е годы создали системы, позволяющие обеспечивать синхронизацию шкал времени до единиц наносекунд..

Разработками, которыми занимаются сейчас Амир Сулимов, профессор кафедры радиофизики Аркадий Карпов и ассистент кафедры радиофизики Ирина Лапшина, раньше занималась Проблемная радиоастрономическая лаборатория (ПРАЛ), созданная в 1957 году при кафедре радиофизики. Руководил ею профессор Владимир Сидоров, последним учеником которого является Амир Сулимов. В лаборатории в советское время было около 50 сотрудников. В 70-90-е годы ими были разработаны уникальные комплексы, регистрирующие метеорные частицы. Благодаря исследованиям, которые велись в ПРАЛ, обшивка космической станции «Мир» была облегчена, поскольку ученые доказали, что метеорная опасность преувеличена.

.

См. также

• EME