CC BY
15
УДК 004.65
АВТОМАТИЧЕСКИЙ СПУТНИК ACE НА ЗАЩИТЕ НАШЕЙ ПЛАНЕТЫ
Р. Р. Джавадов
Уфимский государственный авиационный технический университет Российская Федерация, 450006, г. Уфа, бульвар Ибрагимова, 19 E-mail: dzhavadov.r.r@gmail.com
Рассматривается автоматический спутник ACE, его миссия, технические характеристики. Описывается веб-приложение, с помощью которого можно делать трехмерную визуализацию параметры геомагнитного поля на карте мира, полученных со спутника ACE.
Ключевые слова: спутник ACE, геомагнитное поле, геомагнитные бури, веб-технологии, космическая погода.
AUTOMATIC SATELLITE ACE ON THE PROTECTION OF OUR PLANET
R. R. Dzhavadov
Ufa State Aviation Technical University 19, Boulevard Ibragimov, Ufa, 450006, Russian Federation E-mail: dzhavadov.r.r@gmail.com
The article deals with the automatic satellite ACE, its mission and specifications. Describes the Web application with which you can make a three-dimensional visualization parameters of the geomagnetic field on the world map produced by ACE satellite.
Keywords: ACE satellite, geomagnetic field, geomagnetic storm, Web Technology, space Weather.
Введение. В современном мире, когда прогресс не стоит на месте, геомагнитные бури являются естественной опасностью, также как ураганы и цунами, которые Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) космической погоды прогнозирует на благо общественности. Геомагнитные бури являются одним из важнейших элементов космической погоды и влияют на многие области деятельности человека, из которых можно выделить нарушение связи, систем навигации космических кораблей, возникновение вихревых индукционных токов в трансформаторах и трубопроводах и даже разрушение энергетических систем. Магнитные бури также влияют на здоровье и самочувствие людей. При представлении космической погоды автоматический спутник ACE может обеспечить заблаговременное предупреждение (около часа) о приближении геомагнитных бурь [1-3].
Общие сведения. Advanced Composition Explorer (ACE) - запущенный NASA в рамках программы исследования Солнца и космического пространства «Эксплорер» для изучения таких видов материи как энергетические частицы солнечного ветра, межпланетная и межзвёздная среда, а также галактическая материя. Передаваемая в реальном времени информация с ACE используется Центром космического предсказания погоды SWPC (англ. Space Weather Prediction Center) для повышения достоверности прогнозов и предупреждения о солнечных и магнитных бурях[6-8].
Миссия и технические характеристики спутника ACE. Автоматический спутник ACE запущен на ракете-носителе Макдоннелл-Дугласа Дельта II 7920 на 25 августа 1997 года из Космического центра Кеннеди во Флориде и в настоящее время находится на орбите Лиссажу вблизи точки Ла-гранжа L1, которая находится на прямой, между Солнцем и Землёй, на расстоянии примерно 1,5 миллиона километров от Земли и 148.5 млн км от Солнца. Это позволяет спутнику дать заблаговременное предупреждение (около часа) геомагнитных бурь, которые могут перегружать электрические сети, коммуникации на Земле, и представлять опасность для космонавтов. Космический корабль имеет достаточно топлива на борту для того, чтобы поддерживать орбиту L1 до ~ 2024 [6--8].
21 января 1998 года, NOAA / SEC (Центр космической среды) в Боулдере, Колорадо, и проект ACE открыл возможности мониторинга солнечного ветра в реальном времени (Real-Time Solar Wind,
Секция «Программные средства и информационные технологии»
RTSW) для общественности. Сеть ACE (RTSW) использует маяк, чтобы доставить оперативно полезное подмножество данных его космической физики различным наземным станциям по всему миру в режиме реального времени [1].
ACE миссия предназначена связываться с сетью Deep Space Network(DSN) один раз в день, проходя каждый оборот с интервалом примерно в 3 часа [2].
Данные передаются с помощью весьма направленной параболической спутниковой антенны, которая установлена на нижней части космического корабля. Четыре других антенны с широким лучом, способные передавать информацию с более низкой скоростью, также доступны в случае необходимости. Ошибка данных составляет менее 0,1 нТл [1-4].
Использование спутника ACE в веб-приложении для трёхмерной визуализации параметров геомагнитного поля. Основой данного веб-приложения является технология под названием Cesium. Это библиотека JavaScript для создания 3D-глобусов и 2D-карт в веб-браузере без плагина. Он использует WebGL технологию для аппаратного ускорения графики, является кросс-платформенным и настроен для визуализации динамического данных. Cesium является открытым исходным кодом под лицензией Apache 2.0. Это бесплатно для коммерческого и некоммерческого использования [5].
Сesium предоставляет всему миру местности в высоком разрешении. С его помощью можно создавать управляемые динамические данные, управлять анимацией камеры и создавать траектории полёта, рисовать 3D-модели, векторные данные, геометрические фигуры, ломаные линии [5].
Представленное в проекте веб-приложение функционирует в строгом соответствии с требованиями, предъявляемыми к приложениям данного класса. Единственное, что необходимо пользователю для его эффективного использования, - это так называемый пользовательский агент, или, как его чаще называют, веб-браузер, который поддерживает технологию WebGL [1].
После запуска браузера пользователь вводит в строку адреса URL искомого веб-приложения, что приводит к передаче потока HTML-кода, графики и клиентских сценариев на его персональный компьютер. На стороне клиента браузер выполняет рендеринг полученного кода и представляет пользователю набор визуальных элементов управления (см. рисунок).
С помощью выдвигающегося меню, пользователь выбирает временной диапазон, за который спутник совершил свои замеры параметров геомагнитного поля, а радиокнопками пользователь выбирает желаемый параметр для визуализации на карте мира. Так, к примеру, выберем временной диапазон «2 часа», а затем параметр геомагнитного поля «Восточная компонента ГМП». В результате веб-приложение обращается к данным, сделанным спутником за 2-х часовой промежуток, и визуализирует их на карте мира. Также при помощи этого веб-приложения можно загрузить свои файлы формата KML^to всяческие пометки на карте, либо трёхмерные модели, геометрические фигуры), либо выбрать уже имеющиеся 6 слоёв для визуализации геомагнитных составляющих. Ещё пользователю доступны две функции для взаимодействия со спутником, это «Текущее положение спутника» и «Траектория движения спутника». Функция «Текущее положение спутника» отображает на карте последний сделанный замер спутника. Функция «Траектория движения спутника» отображает несколько последних замеров спутника и соединяет их при помощи линий.
Экранная форма веб-приложения
Заключение. Был рассмотрен автоматический спутник ACE, которые приносит, и ещё долгие годы будет приносить огромную пользу человечеству, показывая преждевременные прогнозы космической погоды.
В рамках проведенных исследований предложен способ, обеспечивающий оперативную, автоматическую, трёхмерную визуализацию параметров геомагнитного поля, полученных со спутника ACE.
Библиографические ссылки
1. Воробьев А. В., Шакирова Г. Р. Автоматизированный анализ невозмущенного геомагнитного поля на основе технологий картографических веб-сервисов // Вестник УГАТУ. 2013. Т. 17, № 5(58). С. 177--187.
2. Воробьев А. В. Моделирование и исследование эффекта геомагнитной псевдобури // Геоинформатика. 2013. № 1. С. 29-36.
3. Миловзоров Г. В., Воробьев А. В., Миловзоров Д. Г. Методика описания параметров геомагнитной псевдобури // Вестник ИжГТУ. 2013. № 1. С. 103-107.
4. Воробьев А. В. GE0magnetic_v1.0: свид. об офиц. рег. программы для ЭВМ № 2013610905. М. : РосАПО, 2013.
5. Cesium [Электронный ресурс]. URL: http://cesiumjs.org/ (дата обращения: 10.11.2015).
6. Воробьев А. В., Миловзоров Г. В. Методика цифровой фильтрации сигнала при мониторинге параметров магнитосферы Земли в реальном времени // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2008. Вып. 2 (47). С. 3-7.
7. Воробьев А. В., Миловзоров Г. В. О цифровой фильтрации полигармонических информационных сигналов при мониторинге параметров магнитосферы Земли // Вестник УГАТУ. 2009. Т. 12, № 2 (31). С. 171-174.
8. Воробьев А. В. Вопросы проектирования цифровых геомагнитных обсерваторий. LAP Lambert Academic Publishing G mbh & Co. KG, Berlin, 2012. С. 10-20.
© Джавадов Р. Р., 2016
