ПРИЛОЖЕНИЕ J

ЕВРОПЕЙСКИЕ ПРЕДШЕСТВЕННИКИ HAARP

: комплекс EISCAT в Тромсё : : комплекс SPEAR на Свальбарде :

 

Комплекс в Тромсё является одним из инструментов международного проекта EISCAT (European Incoherent Scatter Scientific Association - Европейская Научная Ассоциация Некогерентного Рассеяния), возглавляемого Институтом Макса Планка (Германия). Целью проекта является исследование ионосферы с помощью территориально распределенного комплекса радаров некогерентного рассеяния, в т.ч. в условиях ее модифицирования с помощью наземного ВЧ облучателя. Кроме Тромсё матчасть проекта расположена также на площадках коммуны Кируна (Швеция), общины Садокюля (Финляндия) и на Свальбарде (Шпицбергене).

Комплекс расположен в местечке Ramfjordmoen под Тромсё на земле, принадлежащей университету Тромсё. Кроме интересующего (в разрезе настоящего обзора) нагревателя там расположены также два радара некогерентного рассеяния с частотами 930 и 224 МГц.

Рис.J.1/J.2. Вид со спутника и панорама инструментов комплекса в Тромсё
(для переключения кликнуть мышью по изображению)

(источники иллюстраций: Google Maps и сайт EISCAT)

 

Излучатель нагревателя состоит из трех независимых антенн. Антенна N1 представляет собой фазированную решетку с организацией 12х12 из 144-х кросс-диполей, каждый ряд которых запитывается от отдельного передатчика. Полоса пропускания антенны - от 5,3 до 8,0 МГц, коэффициент усиления - до 30 dBi, что обеспечивает ширину лепестка диаграммы 5° - 7° и эффективную излучаемую мощность до 1200 МВт.

Антенны N2 и N3 также являются фазированными решетками, но с организацией 6х6 из 36 кросс-диполей каждая, при этом ортогональные диполи каждого ряда запитываются от отдельных передатчиков. Полоса пропускания антенны N2 - от 3,8 до 5,7 МГц, антенны N3 - от 5,3 до 8,0 МГц. Коэффициент усиления каждой из этих антенн - до 23 dBi при ширине лепестка диаграммы 10° - 14°, при этом эффективная излучаемая мощность достигает 300 МВт.

Рис.J.3. Параметры антенных решеток комплекса в Тромсё
вверху: слева - ширина диаграммы излучения, справа - коэффициент усиления;
внизу: слева - эффективная излучаемая мощность, справа - геометрия кросс-диполей.

(источник иллюстрации: The EISCAT Heating Facility)

 

Все три антенны могут излучать радиоволны как с линейной, так и с правой и левой круговой поляризацией. Угол отклонения диаграмм антенн от вертикали регулируется в пределах 30°. Поддерживается работа в режиме сплиттера, т.е. с разделением антенн на секции, излучающие на разных частотах.

Антенны запитываются от 12-ти передатчиков с максимальной выходной мощностью по 100 кВт, которая может регулироваться ступенчато с шагом 2,5%. Предусмотрены также режимы амплитудной и импульсной модуляции. Все управление нагревателем полностью компьютеризировано.

Выходные каскады передатчиков реализованы на мощных вакуумных тетродах с водяным охлаждением. Фидерная система, как и в рассмотренных американских предшественниках HAARP, построена на волноводах из алюминиевых оросительных труб.

Рис.J.4. Схема передатчика, его выходной каскад и фидерная система комплекса

(источники иллюстраций: 1. сайт комплекса в Тромсё 2. The EISCAT Heating Facility)

 

Кроме сети радаров некогерентного излучения для работы с нагревателем используются и другие диагностические инструменты, в частности, расположенные непосредственно на его площадке ионозонды различных типов.

Комплекс EISCAT в Тромсё был запущен в 1979 году и на нем было проведено большое число экспериментов с участием международного научного сообщества. Он неоднократно подвергался модернизации, успешно функционирует в настоящее время и продолжает развиваться.

На странице статуса отображатся состояние всех передатчиков комплекса в реальном времени.

 

 

 

 

Комплекс по программе SPEAR (Space Plasma Exploration by Active Radar - Исследование космической плазмы с помощью активного радара) был создан подразделением RSPP (Radio and Space Plasma Physics) Университета г. Лестера (Великобритания) при финансовой поддержке Консультативного Комитета PPARC (UK Particle Physiscs and Astronomy Research Council). Он разрабатывался с отработкой его компонентов на макетах с 1999 года и был запущен в эксплуатацию 1 этапа в апреле 2004 года.

Главной задачей программы SPEAR являлось исследование взаимодействия солнечного ветра с верхними слоями атмосферы, в т.ч. исследование влияния солнечных циклов на климатические изменения. Такая специализация наложила определеннный отпечаток на архитектуру и параметры комплекса, который объединил в себе функции нагревателя ионосферы, радара малой мощности и мощного радара некогерентного рассеяния.

Комплекс был построен на Свальбарде (Шпицбереген) недалеко от населенного пунткта Лонгийр (Longyearbyen) в точке с координатами 78,15° СШ 16,05° ВД, в нескольких сотнях метров от радаров EISCAT. В 2013 году было принято решение о его закрытии и в 2014 году он был демонтирован, оставив после себя лишь несколько постаментов от оборудования и построек.

Рис.J.5. Панорама 2004 года и карта 2019 года комплекса SPEAR

(источники иллюстраций: 1. архивная версия сайта www.ion.le.ac.uk/spear; 2. Google Maps.)

 

Антенна комплекса на первом этапе представляла собой фазированную решетку 6х4 из 24 кросс-диполей. На следующем этапе ее планировалось увеличить до размера 6х6, но этот этап не состоялся. Кросс-диполи по конструкции были полностью аналогичны кросс-диполям комплекса EISCAT, но имели длину 48,4 м и располагались на высоте 17 м над землей.

Рис.J.6. Антенная решетка комплекса SPEAR

(источник иллюстрации: архивная версия сайта www.ion.le.ac.uk/spear)

 

Каждый диполь питался от отдельного передатчика мощностью 4 кВт, выполненного полностью на полупроводниковых приборах. Передатчики размещались в боксах по 8 штук, которые обслуживали антенные секции 2х2. За счет раздельного управления амплитудой и фазой выходного сигнала каждого передатчика обеспечивалась необходимая поляризация сигнала и сканирование луча в пределах 20° от зенита. Коэффициент усилени антенны 6х4 составлял 21-22 dB, угол раскрыва лепестка диаграммы излучения - 21°x14°. Комплекс работал на 11 фиксированных частотах в диапазоне от 4,45 МГц до 5,82 МГц.

В радарном режиме антенна комплекса использовалась также и на прием. Архитектура приемо-передающего тракта комплекса приведена на рис.J.7.

Рис.J.7. Архитектура приемо-передающего тракта комплекса SPEAR

(источник иллюстрации: T.R.Robinson et al. First observations of SPEAR-induced artificial backscatter from CUTLASS and the EISCAT Svalbard radars)

Комплекс обеспечивал реализацию трех режимов:

Активный режим. Предназначался для разогрева ионосферы на максимальной мощности с использованием импульсной модуляции на частотах ниже 1 Гц.

Режим радара малой мощности. Предназначался для фонового мониторинга атмосферы и ионосферы в то время, когда другие режимы не использовались. Максимальная мощность в этом режиме - 10 кВт при импульсной модуляции.

Режим магнитосферного радара. Предназначался для зондирования магнитосферы на высотах от 1000 до 8000 км. Использовалась полная мощность комплекса и импульсная модуляция. Данный режим активировался только во время полярной ночи, т.е. в условиях максимальной прозрачности ионосферы.

Лог включений комплекса включает около 50 рабочих записей, относящихся к 2004 - 2005 г (плюс записи тестовых включений в конце 2003 года). Количество публикаций по проведенным на комплексе экспериментам крайне мало. С учетом того, что антенная решетка комплекса так и не была доведена до финальных требований (6х6 кросс-диполей) и комплекс был демонтирован, можно предположить, что он не оправдал возложенных на него ожиданий.

* * * * * * * * *

 

 

Опубликовано 08.03.2019 Последнее изменение - нет

© Janto 2019 Все права защищены