Солнечно-земная физика, 2020, том 6, № 2

СОЛНЕЧНО-ЗЕМНАЯ ФИЗИКА

Свидетельство о регистрации 
средства массовой информации 
от 17 октября 2017 г. ПИ № ФС77-71337,
выдано Федеральной службой по надзору
в сфере связи, информационных технологий 
и массовых коммуникаций (Роскомнадзор)

Издается с 1963 года

ISSN 2412-4737
DOI: 10.12737/issn. 2412-4737
Том 6. № 2. 2020. 123 с.
Выходит 4 раза в год

Учредители: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Ордена Трудового Красного Знамени Институт солнечно-земной физики

Сибирского отделения Российской академии наук

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Сибирское отделение Российской академии наук»

SOLAR-TERRESTRIAL PHYSICS

Certificate of registration 
of mass media 
from October 17, 2017. ПИ № ФС77-71337
The edition has been published since 1963

ISSN 2412-4737
DOI: 10.12737/issn. 2412-4737
Vol. 6. Iss. 2. 2020. 123 p.
Quarterly

Founders: Institute of Solar-Terrestrial Physics of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Состав редколлегии журнала
Editorial Board

Жеребцов Г.А., академик —
главный редактор, ИСЗФ СО РАН

Zherebtsov G.A., Academician, Editor-in-Chief, 
ISTP SB RAS

Степанов А.В., чл.-к. РАН —
заместитель главного редактора, ГАО РАН

Stepanov A.V., Corr. Member of RAS, 
Deputy Editor-in-Chief, GAO RAS

Потапов А.С., д-р физ.-мат. наук —
заместитель главного редактора, ИСЗФ СО РАН

Potapov A.S., D.Sc. (Phys.&Math), 
Deputy Editor-in-Chief, ISTP SB RAS

Члены редколлегии
Members of the Editorial Board 

Алтынцев А.Т., д-р физ.-мат. наук, ИСЗФ СО РАН
Altyntsev A.T., D.Sc. (Phys.&Math.), ISTP SB RAS

Афанасьев Н.Т., д-р физ.-мат. наук, ИГУ
Afanasiev N.T., D.Sc. (Phys.&Math.), ISU

Белан Б.Д., д-р физ.-мат. наук, ИОА СО РАН
Belan B.D., D.Sc. (Phys.&Math.), IAO SB RAS

Гульельми А.В., д-р физ.-мат. наук, ИФЗ РАН
Guglielmi A.V., D.Sc. (Phys.&Math.), IPE RAS

Деминов М.Г., д-р физ.-мат. наук, ИЗМИРАН
Deminov M.G., D.Sc. (Phys.&Math.), IZMIRAN

Ермолаев Ю.И., д-р физ.-мат. наук, ИКИ РАН
Yermolaev Yu.I., D.Sc. (Phys.&Math.), IKI RAS

Лазутин Л.Л., д-р физ.-мат. наук, НИИЯФ МГУ
Lazutin L.L., D.Sc. (Phys.&Math.), SINP MSU

Леонович А.С., д-р физ.-мат. наук, ИСЗФ СО РАН
Leonovich A.S., D.Sc. (Phys.&Math.), ISTP SB RAS

Мареев Е.А., чл.-к. РАН, ИПФ РАН
Mareev E.A., Corr. Member of RAS, IAP RAS

Мордвинов А.В., д-р физ.-мат. наук, ИСЗФ СО РАН
Mordvinov A.V., D.Sc. (Phys.&Math.), ISTP SB RAS

Обридко В.Н., д-р физ.-мат. наук, ИЗМИРАН
Obridko V.N., D.Sc. (Phys.&Math.), IZMIRAN

Перевалова Н.П., д-р физ.-мат. наук, ИСЗФ СО РАН
Perevalova N.P., D.Sc. (Phys.&Math.), ISTP SB RAS

Салахутдинова И.И., канд. физ.-мат. наук,
Salakhutdinova I.I., C.Sc. (Phys.&Math.),

ученый секретарь, ИСЗФ СО РАН
Сафаргалеев В.В., д-р физ.-мат. наук, ПГИ

Scientific Secretary, ISTP SB RAS
Safargaleev V.V., D.Sc. (Phys.&Math.), PGI

Сомов Б.В., д-р физ.-мат. наук, ГАИШ МГУ
Somov B.V., D.Sc. (Phys.&Math.), SAI MSU

Стожков Ю.И., д-р физ.-мат. наук, ФИАН
Stozhkov Yu.I., D.Sc. (Phys.&Math.), LPI RAS

Тащилин А.В., д-р физ.-мат. наук, ИСЗФ СО РАН
Tashchilin A.V., D.Sc. (Phys.&Math.), ISTP SB RAS

Уралов А.М., д-р физ.-мат. наук, ИСЗФ СО РАН
Uralov A.M., D.Sc. (Phys.&Math.), ISTP SB RAS

Лестер М., проф., Университет Лестера, Великобритания
Lester M., Prof., University of Leicester, UK

Йихуа Йан, проф., Национальные астрономические
обсерватории Китая, КАН, Пекин, Китай

Yan Yihua, Prof., National Astronomical Observatories,
Beijing, China

Панчева Дора, проф., Национальный институт геодезии, 
геофизики и географии БАН, София, Болгария

Pancheva D., Prof., Geophysical Institute, Bulgarian
Academy of Sciences, Sofia, Bulgaria

Полюшкина Н.А., ответственный секретарь редакции,
ИСЗФ СО РАН

Polyushkina N.A., Executive Secretary of Editorial Board,
ISTP SB RAS

Уважаемые коллеги!

В этом году Институту солнечно-земной физики СО РАН исполняется 60 лет. 

Этот специальный номер журнала должен был выйти к открытию в начале июня 2020 г. 
юбилейной всероссийской конференции, чтобы ее участники могли получить журнал и 
познакомиться с его содержанием — подробным, насколько это позволяют рамки журнала, описанием Национального гелиогеофизического комплекса РАН (НГК РАН), создающегося на базе института. К сожалению, в связи со сложившейся в мире эпидемиологиче-
ской ситуацией конференцию пришлось перенести на неопределенное время. Тем не менее 
номер выходит в печать, и мы рассылаем его всем заинтересованным лицам и организациям.
Свободный онлайн доступ ко всем номерам журнала открыт на сайте института. 

Мы посвящаем этот номер поколению сотрудников института, которые создали 

прочную базу и сделали возможным выполнение такого крупного научного проекта, как 
создание НГК РАН. Их энтузиазм, знания и самоотверженный труд позволили развернуть на территории Восточной Сибири от Заполярья до южных границ страны сеть 
высококлассных солнечных и геофизических обсерваторий. Это поколение сделало Институт солнечно-земной физики СО РАН ведущим научным учреждением России в области 
исследований Солнца, магнитосферы, ионосферы и верхней атмосферы Земли. Деятельность института была высоко оценена советским правительством: указом Президиума
Верховного Совета СССР институт в 1986 г. был награжден орденом Трудового Красного Знамени за заслуги в развитии физической науки и большой вклад в решение важных народнохозяйственных задач. 

За эти годы институт создал необходимый задел и научно-техническую готовность 

к реализации выполняемого в настоящее время проекта «Национальный гелиогеофизический
комплекс РАН». Создание уникального кластера крупных наземных инструментов обеспечит прорыв в комплексных исследованиях по физике Солнца и изучению околоземного космического пространства. Реализация проекта позволит сохранить мировой уровень исследований и обеспечить стратегический задел на 20–30 лет в данной области науки.

Мы поздравляем коллектив института с юбилеем и выражаем благодарность всем 

сотрудникам за их вклад в развитие отечественной науки! Особые слова благодарности 
заслуживают сотрудники, принимающие участие в выполнении этого сложного и многогранного мегапроекта. Искреннюю признательность выражаем коллегам из других научных организаций и промышленных предприятий за поддержку и непосредственный вклад 
в создание комплекса.

Директор ИСЗФ СО РАН
чл.-корр. РАН А. В. Медведев

Научный руководитель ИСЗФ СО РАН
академик РАН Г. А. Жеребцов

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие ……………………………………………………………………………………………… 4–5

Жеребцов Г.А. Комплекс гелиогеофизических инструментов нового поколения ………………….. 6–18

Григорьев В.М., Демидов М.Л., Колобов Д.Ю., Пуляев В.А., Скоморовский В.И., Чупраков С.А.,

команда AMOS. Проект Крупного солнечного телескопа с диаметром зеркала 3 м …………………... 19–36

Алтынцев А.Т., Лесовой С.В., Глоба М.В., Губин А.В., Кочанов А.А., Гречнев В.В., Иванов Е.Ф.,

Кобец В.С., Мешалкина Н.С., Муратов А.А., Просовецкий Д.В., Мышьяков И.И., Уралов А.М.,
Федотова А.Ю. Многоволновый Сибирский радиогелиограф ………………………………………….. 37–50

Медведев А.В., Потехин А.П., Сетов А.Г., Кушнарев Д.С., Лебедев В.П. Всеатмосферный ра
дар НР-МСТ ………………………………………………………………………………………………….. 51–60

Васильев Р.В., Сетов А.Г., Фролов В.Л., Ратовский К.Г., Белецкий А.Б., Ойнац А.В., Ясюке
вич Ю.В., Медведев А.В. Современный нагревный стенд для исследования ионосферы средних 
широт ………………………………………………………………………………………………………… 61–78

Бернгардт О.И., Куркин В.И., Кушнарев Д.С., Гркович К.В., Федоров Р.Р., Орлов А.И., Хар
ченко В.В. Декаметровые радары ИСЗФ СО РАН ………………………………………………………... 79–92

Матвиенко Г.Г., Маричев В.Н., Бобровников С.М., Яковлев С.В., Чистилин А.Ю., Сауткин В.А.

Мезостратосферный лидар для гелиогеофизического комплекса ………………………………………...
93–104

Васильев Р.В., Артамонов М.Ф., Белецкий А.Б., Зоркальцева О.С., Комарова Е.С., Медведева И.В.,

Михалев А.В., Подлесный С.В., Ратовский К.Г., Сыренова Т.Е., Тащилин М.А., Ткачев И.Д.
Научные задачи оптических инструментов Национального гелиогеофизического комплекса ……….. 105–122

CONTENTS

Preface ………………………………………………………………………………………...………….. 4–5

Zherebtsov G.A. Complex of heliogeophysical instruments of new generation …………….…………… 6–18

Grigoryev V.M., Demidov M.L., Kolobov D.Yu., Pulyaev V.A., Skomorovsky V.I., Chuprakov S.A.,

AMOS Team. Project of the Large Solar Telescope with mirror 3 m in diameter …………………………… 19–36

Altyntsev A.T., Lesovoi S.V., Globa М.V., Gubin A.V., Kochanov A.A., Grechnev V.V., Ivanov E.F., 

Kobets V.S., Meshalkina N.S., Muratov A.A., Prosovetsky D.V., Myshyakov I.I., Uralov A.M., Fedotova A.Yu.
Multiwave Siberian Radioheliograph …............................................................................................................
37–50

Medvedev A.V., Potekhin A.P., Setov A.G., Kushnarev D.S., Lebedev V.P. All-atmosphere IS-MST 

Radar ………………………………………………………………………………………………………….. 51–60

Vasilyev R.V., Setov A.G., Frolov V.L., Ratovsky K.G., Beletsky A.B., Oinats A.V., Yasyukevich Yu.V.,

Medvedev A.V. Modern heating facility for research into the mid-latitude ionosphere ……………………… 61–78

Berngardt O.I., Kurkin V.I., Kushnarev D.S., Grkovich K.V., Fedorov R.R., Orlov A.I., Kharchenko V.V.

ISTP SB RAS decameter radars ……..................................................................................................................... 79–92

Matvienko G.G., Marichev V.N., Bobrovnikov S.M., Yakovlev S.V., Chistilin A.Yu., Sautkin V.A.

Mesostratospheric Lidar for the Heliogeophysical Complex ………………………………………………… 93–104

Vasilyev R.V., Artamonov M.F., Beletsky A.B., Zorkaltseva O.S., Komarova E.S., Medvedeva I.V.,

Mikhalev A.V., Podlesny S.V., Ratovsky K.G., Syrenova T.E., Tashchilin M.A., Tkachev I.D. Scientific goals
of optical instruments of the National Heliogeophysical Complex …………………....................................... 105–122

ПРЕДИСЛОВИЕ

Уважаемые читатели!

Перед вами специальный номер журнала «Солнечно-земная физика». Он не является 

сборником обычных научных статей — по решению ученого совета он посвящен описанию 
создаваемого Национального гелиогеофизического комплекса Российской академии наук 
(НГК РАН). Изложены основные направления научных исследований и прикладные задачи, которые будут решаться с помощью этого комплекса, описан состав сооружаемых инструментов, представлены их характеристики и технические возможности. Решение выпустить этот специальный номер связано с тем, что, несмотря на неоднократные представления докладов на различных научных конференциях, симпозиумах, семинарах по отдельным инструментам и установкам, в полном объеме проект пока не был освещен
в научной печати. 

Комплекс создается на базе Института солнечно-земной физики СО РАН (ИСЗФ 

СО РАН), обладающего многолетним опытом строительства и эксплуатации крупных 
гелиогеофизических инструментов; часть из них внесена в список уникальных установок 
России. С целью дальнейшего развития фундаментальных и прикладных исследований
в области физики Солнца, околоземного космического пространства и атмосферы Земли 
и создания соответствующей экспериментальной базы в начале 2000-х гг. директором института академиком Г.А. Жеребцовым была предложена концепция строительства принципиально нового комплекса наземных инструментов, которая была поддержана ученым 
советом института и его ведущими специалистами. Создаваемый комплекс должен обеспечить решение важнейших задач солнечно-земной физики в рамках новой парадигмы,
в которой система Солнце—Земля рассматривается как единая и взаимосвязанная. В 2008 г. 
предложение о создании на базе обсерваторий института кластера современных экспериментальных установок и инструментов было представлено в Российскую академию наук
и поддержано ее президентом академиком Ю.С. Осиповым. На встрече Ю.С. Осипова 
и Г.А. Жеребцова с Президентом РФ В.В. Путиным Институту солнечно-земной физики 
СО РАН было поручено подготовить концептуальный проект «Создание Национального
гелиогеофизического комплекса РАН».

Научным руководителем проекта был назначен академик Г.А. Жеребцов. Проект 

объединяет следующие субпроекты: 

 Крупный солнечный телескоп-коронограф с диаметром зеркала 3 метра (КСТ-3). 

Руководитель — чл.-корр. РАН В.М. Григорьев; 

 Многоволновый радиогелиограф. Руководитель — д.ф.-м.н. А.Т. Алтынцев;
 Радиофизический комплекс (РФК) для исследования атмосферы и ионосферы.  

Руководитель — чл.-корр. РАН А.П. Потехин, после его ухода из жизни — чл.-корр. 
РАН А.В. Медведев;

 сеть когерентных ионосферных радаров (СЕКИРА). Руководитель — д.ф.-м.н. 

В.И. Куркин;

 Лидарно-оптический комплекс (ЛОК). Руководитель — д.ф.-м.н. Г.Г. Матвиенко 

(Институт оптики атмосферы СО РАН, Томск).

Концептуальный проект комплекса был подготовлен и утвержден президентом РАН

в 2008 г. В 2013 г. была проведена межведомственная комплексная экспертиза проекта. 
По результатам ее положительного заключения и руководствуясь поручениями Президента 
РФ, Правительство РФ выпустило Постановление от 26 декабря 2014 г. № 1504 «Об осуществлении бюджетных ассигнований в проектирование и строительство объектов капитального строительства «Укрупненный инвестиционный проект “Национальный гелиогеофизический комплекс РАН”». Заказчиком-застройщиком  определен Институт солнечноземной физики СО РАН. Распоряжением Правительства РФ от 1 декабря 2018 г. № 2659 
(пп. 32–33) был утвержден план комплексного развития Сибирского отделения РАН, 
включающего создание и развитие уникальных научных установок, к которым отнесен
и Национальный гелиогеофизический комплекс РАН.

В настоящее время осуществляется первый этап строительства объектов комплекса. 

В 2020 г. будут введены в строй комплекс оптических инструментов и многоволновый
радиогелиограф. Подготовлены и согласованы в профильных министерствах необходимые 
документы для начала реализации второго этапа проекта. 

Подробное описание инструментов НГК РАН, научных целей, прикладных задач 

исследований и дальнейших перспектив составляет содержание настоящего номера 
журнала. В первой статье академика Г.А. Жеребцова обоснована актуальность гелиогеофизических исследований, их прикладное значение, а также дана общая характеристика всех 
установок НГК. Остальные статьи знакомят читателя с характеристиками, основными 
параметрами и научными задачами каждого из крупных инструментов, составляющих комплекс, описывается их взаимодействие при работе всего кластера. 

Председатель ученого совета 
ИСЗФ СО РАН
чл.-корр. РАН А.В. Медведев

Ученый секретарь ИСЗФ СО РАН
к.ф.-м.н. И.И. Салахутдинова

Солнечно-земная физика. 2020. Т. 6. № 2
Solnechno-zemnaya fizika. 2020. Vol. 6. Iss. 2

6

УДК 524.1, 523.98, 535.31, 681.7
Поступила в редакцию 10.01.2020

DOI: 10.12737/szf-62202001
Принята к публикации 24.02.2020

КОМПЛЕКС ГЕЛИОГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИНСТРУМЕНТОВ

НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

COMPLEX OF HELIOGEOPHYSICAL INSTRUMENTS

OF NEW GENERATION

Г.А. Жеребцов
Институт солнечно-земной физики СО РАН, 
Иркутск, Россия, gaz@iszf.irk.ru

G.A. Zherebtsov
Institute of Solar-Terrestrial Physics SB RAS
Irkutsk, Russia, gaz@iszf.irk.ru

Аннотация. В статье рассматривается актуаль
ность 
проблемы 
неблагоприятных 
воздействий 

космических процессов и явлений (факторов космической погоды) на наземную инженерно-техническую 
инфраструктуру, радиоэлектронные средства, работающие в космосе, и другие объекты.

Анализируется состояние экспериментальной базы

в нашей стране и за рубежом для исследований в области физики Солнца, атмосферы и околоземного 
космического пространства. Обосновывается необходимость создания инструментов нового поколения, разработанных с применением современных 
инженерных решений и технологий.

Рассмотрен комплекс основных установок и ин
струментов создаваемого Национального гелиогеофизического комплекса РАН. Сформулированы основные научные направления фундаментальных 
исследований и прикладные задачи.

Ключевые слова: космическая погода, солнечно
земные связи, мониторинг, прогноз, геофизические 
эффекты, солнечная активность.

Abstract. The paper discusses the importance of the 

problem of adverse effects of cosmic processes and 
phenomena (space weather factors) on the ground engineering and technical infrastructure, space-born radio-electronic facilities, etc.

It examines the state of the experimental base for 

research in solar, atmosphere, and near-Earth space 
physics in Russia and abroad. The necessity of creating 
new-generation instruments, developed using advanced 
engineering solutions and technologies, is justified.

The complex of the main facilities and instruments of 

the National Heliogeophysical Complex of the Russian 
Academy of Sciences is analyzed. The main scientific 
directions of basic research and applied problems are 
formulated.

Keywords: space weather, solar-terrestrial relations, 

monitoring, forecast, geophysical effects, solar activity.

ВВЕДЕНИЕ

К концу 1980-х гг. Институт солнечно-земной фи
зики СО РАН (ИСЗФ СО РАН) имел самую современную по тем временам материально-техническую 
экспериментальную базу в стране, которая позволяла 
проводить непрерывные регулярные наблюдения и 
измерения, вести исследования в области физики 
солнечно-земных связей, решать актуальные прикладные задачи. Наземная гелиогеофизическая инфраструктура объединила восемь обсерваторий, расположенных в Иркутской области, Красноярском 
крае, Республике Бурятия. Для исследований в области физики Солнца Институтом были разработаны 
и созданы Горизонтальный автоматизированный 
солнечный телескоп, Большой внезатменный солнечный 
коронограф, 
инфракрасный 
телескоп 

АЗТ-33ИК, Солнечный телескоп оперативных прогнозов, Большой солнечный вакуумный телескоп, 
несколько хромосферных телескопов, Сибирский 
солнечный радиотелескоп. Для исследования космических лучей были созданы спектрограф космических лучей и сеть станций космических лучей. 
Проводились наблюдения и исследования геомагнитного поля Земли и физических процессов в магнитосфере с использованием меридиональной цепочки магнитных станций, велись комплексные исследования высокоширотных геофизических про
цессов в ионосфере и магнитосфере в Норильской 
обсерватории, оснащенной ионозондами, риометрами, магнитометрической аппаратурой, оптическими приборами и другими инструментами. В области физики ионосферы и распространения радиоволн Институт наряду с использованием станций вертикального зондирования и оптических инструментов 
развернул на территории Сибири и Дальнего Востока 
сеть экспериментальных радиотрасс, разработал специальные установки для исследований динамических 
процессов в ионосфере.

На базе радиолокационной станции, переданной 

Институту в соответствии с программой конверсии 
Вооруженных сил СССР, был создан и модернизирован радар некогерентного рассеяния, являющийся 
пока единственным в стране, на котором не только 
проводятся исследования ионосферы и магнито-
сферы, но и решаются задачи по проблеме космического мусора. 

Однако базовые элементы основных установок 

были разработаны в 60–80 гг. прошлого века и многие из них принципиально не могут быть изменены, 
поэтому в перспективе потребуются кардинальная 
модернизация всей экспериментальной базы. Логика 
развития науки, а также потребности практики ставят 
новые научные задачи, для решения которых необходимы нестандартные подходы к исследованиям 

Комплекс гелиогеофизических инструментов
Complex of heliogeophysical instruments

7

Солнца, околоземного космического пространства, 
верхней атмосферы Земли и протекающих в них 
процессов. Для достижения научного прогресса
необходимо проводить исследования, рассматривая 
систему Солнце—Земля как единую систему со 
сложными внутренними связями и взаимодействиями.

Для решения этой важной проблемы необходимы 

не только исследования, проводимые с помощью 
космических аппаратов — требуется также создание 
новой
наземной
инфраструктуры. Нужны новые 

крупные экспериментальные установки, которые не 
создавались в стране в последние 35–40 лет, комплексы инструментов с принципиально новыми возможностями измерений и экспериментов. Чтобы достигнуть мирового уровня в этой области исследований и обеспечить стратегию развития на ближайшие 
25–30 лет, необходимо создать такие установки и 
комплексы в ближайшие годы.

С целью развития фундаментальных исследований 

в области солнечно-земной физики и ОКП, ориентированных на решение актуальных прикладных задач 
по проблеме космической погоды в интересах экономики и обеспечения безопасности страны, развития новых, конкурентоспособных космических технологий ИСЗФ СО РАН по поручению Президента 
Российской Федерации и соответствующего постановления Правительства Российской Федерации 
подготовил укрупненный инвестиционный проект 
«Национальный 
гелиогеофизический 
комплекс 

Российской академии наук (НГК РАН)», который 
был утвержден Президентом Российской академии 
наук. Проектом предусмотрено создание научно-исследовательской структуры комплекса нового 
поколения на базе ИСЗФ СО РАН, что позволит 
перейти на качественно новый уровень экспериментальных исследований в области физики Солнца и 
ОКП, решения задач по разработке и освоению новых 
космических технологий.

1.
АКТУАЛЬНОСТЬ
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ
ГЕЛИОГЕОФИЗИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
И ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ

Околоземное космическое пространство (ОКП), 

включающее в себя такие области окружающей 
среды, как верхняя атмосфера (ВА), ионосфера и 
магнитосфера Земли, представляет собой пространство, физическое состояние которого определяется 
солнечной и геомагнитной активностью.

Это пространство в последние десятилетия не 

только продолжает целенаправленно и широкомасштабно исследоваться — оно стало сферой активной 
практической деятельности. В ОКП работает большое количество космических аппаратов (КА) различного назначения, с помощью которых ведутся 
научные исследования в интересах экономики 
страны, решаются прикладные задачи, в том числе
и в интересах обеспечения безопасности. Надежность и эффективность работы КА определяются как 
использованием новейших технологий, так и состоянием окружающей аппараты среды.

Поэтому исключительно важно иметь полную 

информацию о процессах, протекающих в ОКП, 
возможность диагностировать и прогнозировать 
космические явления (космическую погоду), а также
оценивать возможные последствия.

В ОКП время от времени возникают сильные 

возмущения, вызванные мощными потоками заряженных частиц,
или потоками замагниченной 

плазмы, выброшенными с поверхности Солнца 
(солнечный ветер). Результатами этих воздействий 
являются отказы или сбои в работе КА. Они могут 
проявляться в виде поверхностной электризации 
корпуса КА или объемной электризации в результате 
проникновения внутрь КА потоков энергичных частиц.
В условиях невозмущенной околоземной плазмы 
воздействия на КА могут усиливаться при прохождении ими участков неоднородной магнитосферно-ионосферной плазмы. Анализ аварий КА 
убедительно свидетельствует о том, что одной из 
главных причин отказов электронной аппаратуры 
являются экстремальные условия космической погоды. 
Наиболее неблагоприятные факторы обязаны мощным 
солнечным возмущениям — в первую очередь, корональным выбросам массы, солнечным вспышкам и 
другим эруптивным процессам. Кроме того, большую роль играет выносимое в межпланетное пространство с поверхности Солнца его магнитное поле. 
Солнечные эруптивные явления создают в плазме 
солнечного ветра ударные волны, которые эволюционируют по мере распространения от Солнца до 
орбиты Земли, образуя ударные потоки, представляющие собой межпланетную ударную волну, имеющую сложную плазменно-магнитную структуру. 
Взаимодействуя с магнитным полем Земли, солнечный ветер приводит к образованию вокруг Земли 
магнитной полости — магнитосферы. В спокойных 
условиях границы магнитосферы экранируют геомагнитное поле, не допуская проникновения внутрь 
плазмы солнечного ветра. Однако при определенных 
условиях небольшое количество энергии солнечного 
ветра все же проникает в магнитосферу и в виде корпускулярных потоков инжектируется в высокоширотную атмосферу, вызывая магнитосферную суббурю, которая характеризуется появлением в высоких 
широтах авроральных свечений и кратковременной 
перестройкой геомагнитного поля внешней магнитосферы. Ударные потоки солнечного ветра, воздействуя на магнитосферу, приводят к более длительным 
интенсивным атмосферным возмущениям — геомагнитным бурям, вызывающим заметные флуктуации 
геомагнитного поля даже в средних и низких широтах.

Перечисленные выше геофизические явления 

существенно влияют на технологические объекты в 
космосе и на Земле. Неблагоприятные явления космической погоды нарушают нормальную работу 
таких объектов, сетей телекоммуникаций и связи, 
навигационных систем, линий электропередач, трубопроводов. Стремительное развитие техносферы и 
ее нарастающая экспансия в космическое пространство приводят к тому, что космическая погода создает высочайшие риски для инфраструктуры экономики. Эта проблема особенно важна и требует 
особого внимания в Арктике, являющейся своеоб

Г.А. Жеребцов
G.A. Zherebtsov

8

разной «кухней» космической погоды на планете. 
Здесь в максимальной степени проявляются как отклики ОКП на экстремальные события на Солнце, 
так и эффекты взаимодействия глобальных и волновых явлений в атмосфере с региональными динамическими структурами.

Определяющую роль в высоких широтах играют 

электродинамические процессы в ионосферной плазме 
при ее взаимодействии с магнитосферой. Особенно 
сильно они проявляются во время геомагнитных 
бурь, когда происходит интенсивное высыпание 
энергичных частиц, генерируются мощные электрические поля и токи. В результате этого происходит сильный джоулев нагрев ВА, перестройка ее 
динамического режима, значительные изменения 
параметров, развитие неустойчивостей ионосферной 
плазмы, генерирующих неоднородности различных 
масштабов и др. Высокоширотные ионосферные возмущения распространяются в средние широты, при 
этом в силу несовпадения географических и магнитных 
полюсов пространственно-временные закономерности развития возмущений весьма сложны и до сих пор 
являются предметом исследований.

Актуальными являются исследования структуры 

и взаимодействия среднеширотной и субарктической 
стратосферы, мезосферы и нижней термосферы как 
важного связующего звена в вертикальном переносе 
энергии и импульса в атмосфере. Явления в мезосфере служат наиболее чувствительным индикатором климатических изменений температуры. Знания 
особенностей этой области становятся необходимыми для развития аэрокосмических и радиокоммуникационных технологий. Возмущения плотности 
ВА в нижней части мезосферы способны повлиять на 
траекторию запусков ракет, изменить карту вероятных 
областей падения отработанных частей ракет. Приливные и внутренние атмосферные  волны, распространяющиеся через области нижней и верхней атмосферы, приводят к изменению параметров ионосферы, что влияет на системы радиосвязи. Для 
улучшения точности и надежности работы беспроводных систем связи, радарной и спутниковой 
навигации важен мониторинг волновой активности в 
области мезосферы и нижней термосферы.

Постоянное развитие технологий, реализуемых в 

арктической зоне, использование высокочувствительных коммуникационных средств требует непрерывного совершенствования систем мониторинга 
и прогнозирования окружающей среды. Большая 
протяженность территории Российской Федерации 
(долготный сектор которой превышает 100°) требует проведения мониторинга магнитосферноионосферно-атмосферного взаимодействия для составления общей глобальной картины развития 
возмущений при различных экстремальных событиях на Солнце, в магнитосфере и атмосфере Земли. 
Состояние ОКП в Арктике оказывает определяющее 
влияние на работоспособность и эффективность 
использования жизненно важных технологических 
систем энергетики, навигации, радиосвязи с региональными центрами, кораблями, самолетами, включая обеспечение безопасности высокоширотных 
маршрутов. В связи с интенсификацией работ по 

развитию экономики в Арктических районах, в том 
числе и в отношении добычи природных ресурсов, 
задачи создания высокоэффективных систем управления, оповещения и связи, а также задачи, обеспечивающие безопасность страны, выходят на передний 
план 
в 
масштабе 
национальной 
народ
но-хозяйственной деятельности.

Космическую среду не только изучают, но и ве
дут исследования по ее искусственной модификации 
различными способами с той или иной целью — для 
ухудшения или улучшения ее состояния в зависимости от поставленной задачи. За рубежом интенсивно изучаются вопросы искусственной модификации, управления процессами в ОКП, использования 
искусственных геофизических эффектов для разработки новых технических средств двойного назначения. Поэтому исключительно важно владеть полной 
информацией о процессах, протекающих в ОКП, и 
отличать процессы естественного характера от эффектов искусственного воздействия на ОКП.

Необходимо иметь возможность оценки этих

природных явлений (космической погоды) и принимать меры к снижению их возможных последствий. Поэтому для обеспечения высокой надежности и повышения эффективности техники космического и наземного базирования необходимо глубокое 
понимание физических процессов, происходящих на 
Солнце и в ОКП.

Солнечная активность и ее предсказание на всех 

масштабах времени стали важными факторами сохранения технологической инфраструктуры в ОКП и 
на Земле. Следует отметить, что текущие модели 
влияния солнечной активности на ОКП еще не обладают достаточной точностью для оперативной
оценки рисков и эффективности функционирования 
техники в космической среде и на Земле.

В основе системы геофизического обеспечения 

диагностики и прогноза возмущений в ОКП лежат 
диагностика и прогноз основных геоэффективных 
явлений солнечной активности. Корональные выбросы плазмы обычно достигают Земли за 2–3 дня, 
а самые мощные — за 15 ч. Достигая Земли, они 
вызывают геомагнитные бури, которые влияют на 
связь, наводят токи и электрические потенциалы на 
распределенные энергетические сети и т. д. Солнечные вспышки генерируют всплески электромагнитного излучения, мощные вспышки нарушают 
работу КА, наземных радаров, систем навигации и 
связи в широком диапазоне частот. Всплески достигают Земли за 8 мин, оказывая основное влияние 
на ее дневную сторону. Потоки вторичных ионизованных частиц через десятки минут после вспышек 
приводят к росту радиации в ОКП, которая опасна 
для людей, находящихся в КА и самолетах во время 
трансполярных перелетов, а также вызывают ложные срабатывания и разрушение электроники КА. 

Диагностика возмущений обеспечивается мони
торингом электромагнитного излучения Солнца в оптическом и радиодиапазонах, а их предсказание возможно только при достаточно полном понимании 
физических процессов, построении физически обоснованных моделей и алгоритмов прогноза. Основной причиной отсутствия адекватных моделей 

Комплекс гелиогеофизических инструментов
Complex of heliogeophysical instruments

9

эволюции активной области, в которой происходят 
нестационарные процессы и наблюдаются геоэффективные явления, является недостаток знаний о 
физике процессов на Солнце на пространственном 
масштабе около 50–100 км. Измерения параметров 
солнечной плазмы на таком масштабе возможны 
только с помощью телескопов с апертурой 2–4 м, что 
обусловливает необходимость строительства крупных солнечных оптических телескопов.

До настоящего времени диагностический по
тенциал радионаблюдений Солнца не используется в полной мере из-за отсутствия радиогелиографов с высоким временным, пространственным и 
спектральным разрешением. 

За рубежом в последние годы созданы и разра
батываются крупнейшие телескопы нового поколения. В США, Китае, Бразилии разработаны проекты 
многоволновых радиогелиографов нового поколения, которые находятся в настоящее время на разных 
стадиях реализации. Европейский консорциум начал 
разработку четырехметрового оптического солнечного телескопа, в США строительство такого телескопа практически завершено. В Германии создан и 
установлен 
на 
Канарских 
островах 
телескоп 

GREGOR с диаметром зеркала 1.5 м. Франция и 
Италия создали практически свободный от инструментальной поляризации телескоп для изучения 
магнетизма и переменности Солнца. С 2003 г. в США 
работает специализированный телескоп для синоптических исследований Солнца, эксплуатация которого рассчитана на 25 лет. Кроме того, создано 
большое количество крупных экспериментальных 
установок и обсерваторий нового поколения для 
исследования геофизических процессов. Так, в США 
существуют нагревные стенды на Аляске (HAARP) и 
в Пуэрто-Рико (Arecibo Heating Facility) для модификации ионосферы мощными KB-радиоволнами. В 
США создан и тиражируется мобильный радар некогерентного рассеяния (радар HP) AMISR, на 
Шпицбергене — радар HP ESR. Вблизи магнитного 
полюса создается обсерватория полярного каспа 
(США, Канада). Вокруг Северного и Южного полюсов развернута международная сеть когерентных 
KB-радаров SuperDARN для изучения магнитосферно-ионосферного взаимодействия, тринадцать 
из них принадлежит США. Построено несколько
мезосферно-стратосферно-тропосферных 
(МСТ) 

радаров. Разработаны проекты сверхмощного экваториального МСТ-НР-радара (Япония) и многопозиционной системы радаров HP нового поколения Европейской ассоциации EISCAT. К настоящему времени ведущие мировые
геофизические центры 

сформировались в виде кластеров инструментов, 
объединяющих вокруг радаров HP набор радио- и 
оптических средств, позволяющих проводить наиболее полную диагностику заряженной и нейтральной 
компонент верхней атмосферы. Их возможности существенно дополняют и расширяют сети магнитных 
станций. Такие кластеры имеют статус международных или национальных центров.

К настоящему времени в РФ сложилось критиче
ское положение в области исследований по гелиогеофизике. Ситуацию можно объяснить несколькими 
причинами, но главная состоит в недооценке важности фундаментальных исследований, ориентиро
ванных на решение проблем практического использования ОКП, его влияния на развитие новых космических технологий, включая технологии двойного 
назначения. Отставание особенно заметно в развитии наземной исследовательской инфраструктуры, 
что наглядно показывает сравнение с мировым 
уровнем. Это обусловлено тем, что государство до 
последнего времени не проводило работ по созданию 
новых крупных установок (телескопов, радиогелиографов, радаров HP и МСТ, лидаров и др.).

Следует отметить, что в США разработка и ис
пользование подобных исследовательских кластеров
реализуется в рамках программы «Национальная
стратегия по космической погоде», предусматривающей готовность страны к краткосрочным и долгосрочным воздействиям космических природных 
явлений, которые невозможно предотвратить, но которые нужно глубоко изучать, уметь их предсказывать и принимать меры к снижению их последствий.

Схожая по целям и задачам получения опера
тивной и достоверной информации о состоянии гелиогеофизической среды национальная программа 
«Космическая погода» должна быть разработана и
в нашей стране. Ее конечной стратегической целью 
является создание эффективной научно-обоснованной
национальной системы предупреждений и оповещений об опасных космических явлениях для принятия 
соответствующими службами необходимых превентивных мер и снижения негативных последствий.

Такая национальная программа должна состоять 

из двух концептуально-связанных частей: 

 организация фундаментальных исследований

с использованием космических и наземных средств, 
ориентированных на решение конкретных прикладных задач; 

 организация наземной сети необходимых ге
лиогеофизических наблюдений и измерений с привлечением специальных космических средств.

2.
НАЗНАЧЕНИЕ
И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ
СОСТАВ НАЦИОНАЛЬНОГО
ГЕЛИОГЕОФИЗИЧЕСКОГО
КОМПЛЕКСА РАН

Гелиогеофизический комплекс РАН включает пять

уникальных крупных экспериментальных научных 
инструментов для исследований в области физики
Солнца и ОКП, которые будут разработаны и изготовлены главным образом на промышленных предприятиях РФ:

 Крупный солнечный телескоп-коронограф с 

диаметром зеркала 3 м (КСТ-3);

 Многоволновый радиогелиограф;
 Радиофизический комплекс для исследования 

атмосферы и ионосферы (РФК);

 Сеть когерентных ионосферных радаров

(СЕКИРА);

 Лидарно-оптический комплекс (ЛОК).

2.1. Крупный солнечный телескоп-коро
нограф с диаметром зеркала 3 м (КСТ-3)

Современный 
крупноапертурный 
солнечный 

оптический телескоп (КСТ-3) [Григорьев и др., 2020] 

Г.А. Жеребцов
G.A. Zherebtsov

10

представляет собой сложное инженерно-техническое 
сооружение. Создание крупноапертурных телескопов обусловлено необходимостью изучения физических процессов на Солнце с экстремально высоким 
пространственным разрешением, соответствующим 
всего нескольким километрам на солнечной поверхности, так как именно на таких масштабах происходят основные магнитогидродинамические процессы, определяющие вариации светимости Солнца 
в различных спектральных диапазонах.

Солнечные явления охватывают значительные 

области солнечной поверхности и связаны с нарушением равновесия крупномасштабного магнитного 
поля Солнца. Природа накопления энергии и спусковой механизм нарушения равновесия лежат в тонкоструктурной организации солнечного магнетизма. 
Именно микроструктура магнитных полей на Солнце 
играет существенную роль в физике крупномасштабных явлений солнечной активности, имеющих 
важные геоэффективные проявления.

Необходимыми элементами таких новых теле
скопов, без которых даже большие размеры зеркал не 
обеспечивают надлежащего пространственного разрешения, являются системы адаптивной оптики 
(АО), опыт создания которых применительно к солнечным наблюдениям в настоящее время в России 
полностью отсутствует. Такие системы требуют 
специфических матричных фотоприемников, сложнейших деформируемых зеркал, высокоскоростных 
специализированных компьютеров, разработки сложнейших математических алгоритмов. Поэтому, нет 
сомнений, что приобретение опыта в создании и 
эксплуатации таких систем АО будет способствовать 
преодолению технологического отставания России в 
этой отрасли, имеющей бесспорно и важное прикладное значение.

КСТ-3 с диаметром зеркала 3 м, оснащенный си
стемой АО, позволит выполнять наблюдения различных слоев атмосферы и короны Солнца с недостижимыми прежде пространственным разрешением, 
поляризационной и фотометрической точностью. Это 
позволит решать задачи, связанные с проблемами
энерговыделения в плазменных динамических явлениях на Солнце и процессами нагрева короны, что, 
в свою очередь, позволит оценивать состояние 
межпланетной среды, уровень радиационного облучения КА и высотных самолетов, особенно на приполярных трассах. 

В программе работ на КСТ-3 предполагается со
здание количественных моделей основных явлений 
солнечной активности и определение оптимальных
количественных и качественных параметров активных процессов на Солнце как входных параметров для алгоритмов краткосрочного и среднесрочного прогноза явлений солнечной активности. Значительный размер апертуры телескопа позволит 
активно использовать его и для наблюдений в ночное
время. 
Особенно 
эффективными
представляются 

наблюдения слабосветящихся объектов, в том числе на 
геостационарных орбитах. Использование АО в ночное 
время позволит значительно увеличить разрешающую способность инструмента и сделает возможным 
определение пространственной структуры отдель
ных космических объектов. Важным представляется 
координированное использование КСТ-3 с другими 
наблюдательными средствами создаваемого гелиогеофизического комплекса, а также имеющимися 
телескопами (АЗТ-ЗЗИК, АЗТ-33ВМ) Саянского 
астрокомплекса ИСЗФ СО РАН. 

Работа телескопа в коронографическом режиме

позволит наблюдать в дневное время космические 
объекты, в частности, околосолнечные кометы и астероиды, в том числе представляющие опасность, что 
значительно расширит возможности контроля ОКП.

Основные направления исследований на КСТ-3:
 совершенствование модели крупномасштаб
ного магнитного поля в короне, расчеты характеристик межпланетного магнитного поля и гелиосферного токового слоя; прогноз параметров магнитного 
поля на орбите Земли;

 создание модели эволюции активных областей 

на Солнце и методов среднесрочного прогноза на стадии развития активной области;

 разработка модели предвспышечного состоя
ния активной области, совершенствование модели 
солнечных вспышек, методы прогноза вспышек и их 
энергетических параметров;

 разработка динамической модели корональных 

выбросов массы и кинематики их движения в межпланетном пространстве, алгоритмы прогноза эффектов корональных выбросов массы в околоземном 
космосе;

 совершенствование 
моделей 
переменности 

потока солнечного излучения в различных спектральных диапазонах;

 наблюдения в ночное время слабосветящихся 

космических объектов и КА.

Таким образом,
создание крупноапертурного 

солнечного телескопа-коронографа должно внести 
решающий вклад в наше понимание происхождения 
солнечной активности, которая управляет явлениями 
космической погоды, что будет способствовать решению важнейших прикладных задач.

2.2. Многоволновый
радиогелиограф 

и комплекс спектрополяриметров

Важную, и во многих аспектах уникальную, ин
формацию о процессах в атмосфере Солнца дают 
наблюдения в радиодиапазоне с помощью специализированных радиотелескопов, отличительными 
особенностями которых являются всепогодность и 
относительная дешевизна инструментов. 

Наиболее динамичными процессами, опреде
ляющими возмущения ОКП, являются динамические процессы магнитных полей в короне Солнца.
В настоящее время единственным методом измерения корональных магнитных полей является анализ 
спектров и поляризации радиоизлучения. Для этого 
требуются измерения, выполненные с высоким временным, пространственным и спектральным разрешением. 

Создание радиогелиографов [Алтынцев и др., 

2020] с необходимыми характеристиками стало возможным благодаря появлению аналоговых широкополосных волоконных линий, совершенствованию

Комплекс гелиогеофизических инструментов
Complex of heliogeophysical instruments

11

элементной базы СВЧ-электроники, удешевлению
вычислительной техники с одновременным ростом 
ее быстродействия, достижению высокой точности 
позиционирования антенных элементов с помощью 
космических технологий.

Использование радиогелиографа позволит раз
вить существующие методы обнаружения начала и 
места старта корональных выбросов на диске Солнца 
по затенению локальных областей диска. Отметим, 
что длительность затенения, пока выброс плазмы 
еще достаточно плотный, составляет порядка десяти 
минут, поэтому для детектирования таких эффектов 
в последовательностях радиокарт и для использования полученных данных в динамической модели 
корональных выбросов массы и кинематики их 
движения в межпланетном пространстве требуются 
значительные вычислительные ресурсы. 

Проведение наблюдений с высоким спектраль
ным разрешением позволит проводить магнитографию корональных магнитных полей на постоянной 
основе и заранее выявлять магнитные структуры, 
взрывная диссипация магнитных полей в которых 
приводит к солнечным вспышкам. В результате интерактивной подгонки пространственной структуры 
и спектральных характеристик модельных радиоисточников, рассчитанных по данным фотосферных 
магнитограмм, и изображений в оптическом диапазоне к спектральным и пространственным характеристикам, реально наблюдаемым на радиогелиографе, можно существенно повысить точность 
определения характеристик корональных магнитных 
полей. Следовательно, достоверность и точность 
прогноза солнечных вспышек, основанных на моделях предвспышечного состояния активной области, существенно возрастут. В случае краткосрочного прогноза требуемая частота предоставления таких 
комбинированных карт — несколько карт в течение
светового дня.

Помимо наблюдений солнечного диска, на ра
диогелиографе с высоким пространственным разрешением будет проводиться мониторинг интегрального излучения Солнца в уникально широком 
диапазоне частот 0.05–150 ГГц, что позволит рассчитывать отечественный (а не канадский) индекс 
F10.7, соответствующий потоку радиоизлучения 
спокойного Солнца на частоте 2.8 ГГц. Широкий 
диапазон принимаемых частот позволит уточнить 
модели переменности потока солнечного излучения 
в различных спектральных диапазонах и разработать 
дополнительные радиоиндексы солнечной активности, полезные для решения конкретных прогностических задач.

Мониторинг излучения, анализ его спектрального 

состава и мощности радиовсплесков, во время которых мощность электромагнитного излучения может превышать фоновые значения в миллионы раз, 
позволит в ряде случаев установить причины сбоев
в работе электронных систем на КА, радаров, систем 
навигации и связи, а обобщение и систематизация 
такой диагностической информации весьма полезны
для разработчиков аппаратуры. Отметим, что результаты мониторинга солнечной активности будут 
доступны в режиме онлайн.

Классификация вспышек путем выделения про
гностических признаков мощных солнечных вспышек 
(предвсплески), генерации ударных волн (всплески 
II типа) и потоков ускоренных электронов (всплески 
III типа), потоков протонов (миллиметровое излучение во время вспышек) позволит использовать ее в 
режиме онлайн
национальным прогностическим 

центром.

Картографирование микроволновых источников 

с помощью многоволнового радиогелиографа в диапазоне частот 3–24 ГГц позволит локализовать различные структуры в атмосфере Солнца, включая 
активные области, волокна и корональные дыры. 
Полученная в результате наблюдений информация
о положении центра радиояркости диска Солнца 
может использоваться для навигации. Картография 
активных областей в круговой поляризации будет 
использоваться в разработанных методах краткосрочного прогноза мощных солнечных вспышек и 
модели эволюции активной области. Особый интерес 
представляет прогноз вспышечной активности для 
восходящих и заходящих активных областей вблизи 
солнечного лимба, не наблюдаемых оптическими 
телескопами. Управление списком принимаемых 
частот позволяет выбирать режимы мониторинга, т. е.
наблюдать либо быстрые процессы с ограниченным 
набором частот с секундным разрешением, либо 
квазистационарные корональные структуры с высоким спектральным разрешением.  Например, для 
магнитографии активных областей наборы изображений с достаточно малым шагом по частоте приема, 
т. е. с высоким спектральным разрешением, можно 
будет получать за несколько минут. Длительность 
наблюдений определяется длительностью светового 
дня и составляет до 6 ч зимой и 10 ч летом. 

Таким образом, многоволновый радиогелиограф 

реализует всепогодный мониторинг процессов солнечной активности в атмосфере Солнца, результаты 
которого необходимы для задач прогноза и диагностики геоэффективных проявлений солнечной активности. 

Всепогодный контроль взрывных процессов на 

Солнце позволит решить важную прикладную задачу — оценить их влияние на работу космических 
средств, а также наземных систем связи, навигационных, радиолокационных и других технологических систем. Математической основой решения 
такой задачи является разработка количественных 
моделей основных явлений солнечной активности, 
определение оптимальных количественных и качественных параметров активных процессов на 
Солнце как входных параметров для краткосрочного и среднесрочного прогноза явлений солнечной 
активности.

Разработанные при выполнении Проекта спек
трополяриметры и развернутая на их основе территориально разнесенная сеть станций позволят существенно повысить качество прогноза геоэффективных проявлений солнечной активности. Особенно перспективным является размещение двух комплексов спектрополяриметров в приполюсных областях, что позволит обеспечить круглосуточный 
мониторинг геоэффективных проявлений солнечной