З 2 по 15 лютого у Відні (Австрія) пройшла 63-я сесія науково-технічного підкомітету комітету з мирного використання космосу Організації Об’єднаних Націй (STSC UN/COPUOS). У рамках пункту 7 порядку денного «Підтримка управління стихійними лихами на основі космічних систем» на пленарному засіданні заступник директора Інституту технічної механіки НАНУ і ДКАУ (ІТМ НАНУ і ДКАУ) з наукової роботи д-р техн. наук, проф. Сергій ХОРОШИЛОВ презентував дослідження на тему “Застосування зондової діагностики іоносферної плазми на борту космічних апаратів для короткострокового прогнозування землетрусів, що зароджуються на підсупутниковій трасі”. У презентації відображено результати, отримані у відділі механіки іонізованих середовищ ІТМ НАНУ і ДКАУ під керівництвом д-ра техн. наук, проф. Валентина ШУВАЛОВА. Посилання на презентацію на ресурсах ООН: https://www.unoosa.org/documents/pdf/copuos/stsc/2026/List_of_TP/Wednesday11/AM/PDF_Slides_Ukraine_Serhii_Khoroshylov_Item_7.pdf
Нижче подано стислий виклад основних положень представленого дослідження.
Іоносфера є чутливим індикатором зовнішніх впливів. Іоносферна плазма реагує на впливи «зверху» (сонячне випромінювання, геліосферні збурення, магнітні бурі) і на впливи «знизу» (процеси в літосфері). На події «згори» іоносфера реагує, як правило, із запізненням, на події «знизу» – з випередженням. Більшість землетрусів готується тривалий час, процес супроводжується зміною напружено-деформованого стану, тріщиноутворенням в земній корі, руйнуванням гірських порід.
За результатами супутникового моніторингу стану іоносферної плазми та численним вимірюванням параметрів плазми встановлено зв’язок між процесами зародження та підготовки землетрусу і змінами параметрів іоносферної плазми. Як правило, для діагностики параметрів плазми на супутниках використовувалися прилади двох типів: електричні зонди Ленгмюра та іонні пастки-аналізатори іонів з гальмуючим потенціалом, які дозволяють визначати температури та концентрації електронів та іонів. За результатами моніторингу стану іоносферної плазми було сформовано групу іоносферних провісників землетрусів – локальні збурення параметрів плазми, збільшення температур та концентрацій заряджених частинок (електронів та іонів).
В той же час іоносферна плазма є частково іонізованим газом, в якому нейтральних частинок на 1-3 порядки більше, ніж заряджених частинок (електронів та іонів), тому для моніторингу її стану доцільно використовувати інформацію і про зміну температури та концентрації нейтральних частинок.
В ІТМ НАНУ і ДКАУ розроблено та виготовлено оригінальний супутниковий прилад – електричний зонд тиску, за вихідними сигналами якого визначаються локальні значення температури та концентрації нейтральних частинок в іоносферній плазмі.
Український супутник дистанційного зондування Землі «Січ-2» (Рис. 1) був оснащений двома приладами: циліндричним електричним зондом Ленгмюра та електричним зондом тиску (Рис. 2). На відміну від супутників аналогічного класу, таких як “DEMETER” (Франція, 2004 – 2010 р.р.), “China Seismo-Electromagnetic Satellite” (CSES, Китай, 2018 – 2023 р.р.), “SROSS-2” (Індія, 1999) вихідними сигналами супутника «Січ-2» були локальні значення температур і концентрацій нейтральних частинок і електронів в іоносферній плазмі.
Рис. 2. Бортове обладнання, розроблене в ІТМ НАНУ і ДКАУ для супутника «Січ-2»: зонд Ленгмюра і зонд тиску
За результатами аналізу та інтерпретації експериментів із зондової діагностики іоносферної плазми в період зародження землетрусів перелік параметрів іоносферних передвісників (температури та концентрації електронів та іонів) доповнено такими параметрами, як температура та концентрація нейтральних частинок, енергобаланс електронів, напруженість електричного струму. Найбільш чутливими є два додаткові параметри передвісників землетрусів: енергобаланс електронів і напруженість електричного поля в іоносферній плазмі.
Було встановлено, що географічні координати епіцентру землетрусу, що зароджується на супутниковій трасі, збігаються з географічним координатам максимумів плазмових параметрів провісників землетрусів на їх розподілах вздовж орбіти супутника. По суті географічне положення епіцентру землетрусу – це проєкція точки максимуму на розподілах значень плазмових параметрів провісників на підсупутниковій трасі.
Час першого поштовху визначається з використанням значень часу релаксації температур електронів і нейтральних частинок від максимальних значень у збуреній землетрусом плазмі до їх значень у незбуреній іоносферній плазмі. Точність залежить від точності визначення температур електронів і нейтральних частинок у збуреній та незбуреній плазмі.
Часовий діапазон прогнозу – від 0,5 год до 2 діб. Для підвищення точності прогнозу доцільно використовувати дані моніторингу стану іоносферної плазми з 3-4 супутників класу «CubeSat», що летять один за одним на одній орбіті.
