Краткая характеристика УНУ Стенд СУРА


Уникальная научная установка «Многофункциональный комплекс для исследования околоземного и космического пространства (Стенд СУРА, рег. № 06-30)» была создана в 1981 году и предназначена для проведения прикладных и фундаментальных исследований верхней атмосферы Земли при наличии возмущений естественного и техногенного происхождения и моделирования условий распространения радиоволн КВ и УКВ диапазонов и ионосферных радиотрасс различной протяженности в интересах функционирования радиосистем специального назначения, радиолокации объектов ближнего космоса, радиовещания и телевидения. Основным назначением является исследование нелинейных процессов, возникающих в ионосферной плазме под действием мощного коротковолнового радиоизлучения.

Основная часть оборудования и аппаратуры Уникальной научной установки (УНУ) Стенд СУРА расположены на территории экспериментально-опытной базы ННГУ «Васильсурск» в 140 км от г. Нижний Новгород. Экспериментально-опытная база «Васильсурск» представляет собой полностью автономный исследовательский центр, оснащенный достаточно современным оборудованием. К электроподстанции полигона подходит 30-ти километровая выделенная высоковольтная ЛЭП-35. Имеется своя водокачка, котельная, вспомогательные хозяйственные службы. Предусмотрена возможность приема и проживания групп специалистов в периоды проведения ими экспериментальных исследований с использованием стенда СУРА.

Основу собственно стенда СУРА составляют три коротковолновых радиовещательных радиопередатчика ПКВ-250 мощностью 250 кВт каждый (диапазон частот передатчиков 4–25 МГц) и 144-элементная фазированная антенная решетка (ФАР) размером ~300x300 кв.м. с полосой рабочих частот 4.3–9.5 МГц, смонтированная на железобетонных опорах высотой 22 м и состоящая из трех независимых секций размером ~100x300 кв.м. Коэффициент усиления антенной системы на средней частоте рабочего диапазона составляет ~26 дБ. Эффективная мощность излучения 80–280 МВт. Энергетику нагревного комплекса обеспечивают специализированная трансформаторная электроподстанция мощностью 8 МВт и внутреннее распределительное устройство для питания мощных радиопередатчиков и диагностической аппаратуры. Сканирование лучом – ±40°, механическое, в плоскости С-Ю; время переключения – 20 мин; поляризация Х, О; модуляция – CW/AM/ импульсная.

УНУ СУРА работает совместно с диагностическими устройствами, размещенными в непосредственной близости от передатчиков (автоматизированный цифровой ионозонд БАЗИС и современный ионозонд CADI, установка частичных отражений, установка для исследования ионосферы с помощью искусственных периодических неоднородностей, приемный пункт для наблюдений искусственного радиоизлучения ионосферы, мезосферный КВ радар, вспомогательные антенны и фидерные линии). В выносном диагностическом пункте «Новая жизнь» имеется КНЧ-УНЧ-СНЧ приемный комплекс для измерений электромагнитных сигналов в диапазоне 0.01Гц - 100кГц. В исследованиях модификации ионосферы широко используется Российская сеть ЛЧМ-зондирования ионосферы. Кроме того, при проведении измерений электромагнитных сигналов в диапазоне 0.01Гц — 100кГц возможно использование передвижного (выездного) приемного комплекса, позволяющего проводить пространственно разнесенные синхронные измерения с базами различной протяженности и ориентации.

Важным преимуществом УНУ СУРА по сравнению с зарубежными аналогами — EISCAT (Тромсе, Норвегия), HAARP (Аляска, США), Аресибо (Пуэрто-Рико, США) — является способность 144-элементной ФАР стенда работать не только в качестве передающей, но также и в качестве приемной антенны. Это позволяло использовать установку для исследований околоземной плазмы и объектов ближнего космоса методами радиозондирования, а также для проведения уникальных радиоастрономических измерений в длинноволновой части декаметрового диапазона волн — наиболее низкочастотной части диапазона электромагнитных волн, наблюдения в котором возможны с поверхности Земли.

Большая эффективная мощность излучения в сочетании с более чем двукратным перекрытием рабочего диапазона по частоте, возможностью синхронной или независимой работы трех радиопередающих модулей и гибкой системой управления режимами излучения, возможность наклона диаграммы направленности передающей антенны в плоскости геомагнитного меридиана в пределах 40 градусов от вертикали, а также развитая сеть диагностических устройств в широком диапазоне частот от УНЧ до СВЧ обеспечивают высокий научный потенциал УНУ.

УНУ Стенд СУРА — единственная в России установка по изучению искусственных ионосферных возмущений в поле мощных радиоволн, оснащенная самыми разнообразными диагностическими средствами. Она используется также в качестве установки для диагностики ионосферы и верхней атмосферы методами ЛЧМ-зондирования, управления ионосферным каналом распространения радиоволн, для измерения параметров и динамических характеристик ионосферы и верхней атмосферы с помощью рассеяния радиоволн на искусственных периодических неоднородностях; в качестве моностатического КВ радара для исследования мезосферы и магнитосферы Земли; излучающего модуля бистатического радара для исследований околоземной плазмы и солнечного ветра методом радиопросвечивания; радиотелескопа для астрономических исследований в длинноволновой части декаметрового диапазона. На базе стенда был создан уникальный комплекс радиоакустического зондирования атмосферы, позволявший исследовать температурные профили и динамические процессы в атмосфере на высотах от 0,5 до 15 км на уровне, сопоставимом с уровнем исследований на известном MU-радаре в Японии.

За время ее существования на УНУ Стенд СУРА были выполнены сотни исследовательских работ, в которых установка использовалась в качестве
- нагревного стенда для изучения нелинейных процессов в ионосфере в поле мощного КВ радиоизлучения;
- исследовательской установки для диагностики ионосферы и верхней атмосферы методами ЛЧМ-зондирования, рассеяния радиоволн на искусственных периодических неоднородностях и наблюдений искусственного радиоизлучения ионосферы;
- моностатического КВ радара для исследования мезосферы и магнитосферы Земли;
- излучающего модуля бистатического радара для исследований околоземной плазмы и солнечного ветра методом радиопросвечивания;
- радиотелескопа для наблюдений космического радиоизлучения в длинноволновой части декаметрового диапазона волн;
- установки для исследования оптического свечения атмосферы;
- установки для исследования специальных вопросов распространения радиоволн КВ и УКВ диапазонов;
- установки для моделирования естественных и техногенных возмущений в верхней атмосфере.