ИСТИНА

Целью проекта является создание базы данных пересечений космическими аппаратами (КА) токового слоя в магнитосфере Юпитера, которая будет включать в себя данные магнитометров и спектры энергичных частиц с высоким временным разрешением. Структура метаданных, которая будет использована при формировании этого массива, сделает возможным интеграцию полученной информации в пан-Европейскую распределенную систему доступа к данным планетарных исследований (виртуальную планетарную обсерваторию VESPA). Виртуальная обсерватория VESPA была разработана консорциумом из 35 европейских институтов с участием МГУ в рамках проекта Europlanet 2020 RI и является одной из наиболее продвинутых информационных систем в мире для поиска, извлечения и анализа данных из большого количества архивов и каталогов данных, связанных с планетарными исследованиями. Эта система даёт возможность проводить совместный с европейскими партнерами анализ полученных данных и модернизацию имеющейся модели токового слоя. Она будет способствовать укреплению и расширению партнёрских связей между институтами и учёными – участниками проекта из разных стран. В результате выполнения проекта будет усовершествована модель токового диска в магнитосфере Юпитера на основе уже разработанной в НИИЯФ МГУ и опубликованных зарубежных моделей. Будут рассмотрены модели с различной зависимостью силы тока от расстояния, а также с учётом толщины диска и его формы. Оптимальная модель, наилучшим образом описывающая наблюдения, будет определяться при сравнении с данными магнитометров, полученными при пролётах космических аппаратов через толщу токового диска Юпитера. Данные модели после тестирования и уточнения параметров будут доступны для мирового научного сообщества и будут интегрированы в модели магнитосфер планет-гигантов, разрабатываемые в НИИЯФ МГУ. Эта модель будет использоваться для проектирования космических миссий и анализа получаемых данных. В ходе проекта будет создан универсальный программный комплекс, поддерживающий интеграцию и установление взаимозависимостей между отдельными базами данных и служебным программным обеспечением (ПО), включающим в себя систему контроля версий метаданных по базам и ПО. Это позволит пользователю моделей значительно быстрее получать доступ, обрабатывать данные и получать результаты, которые могут быть представлены в научных публикациях и использованы в прикладных целях (при прогнозах космической погоды). Авторство разработанной нами модели и служебного программного обеспечения будет защищено соответствующими публикациями, а разработки, имеющие перспективы коммерческого использования будут представлены к защите прав на интеллектуальную собственность на территории РФ.

В результате выполнения проекта будет создана база данных пересечений космическими аппаратами токового диска в магнитосфере Юпитера, включающая в себя данные магнитометра и спектры энергичных частиц с предельным временным разрешением, а также программный комплекс для автоматического обновления базы данных высокого уровня. Эта база данных будет интегрирована в пан-Европейскую распределенную систему доступа к данным планетарных исследований (виртуальную планетарную обсерваторию VESPA). Будет разработана новая модель токового диска в магнитосфере Юпитера. Эта модель будет также доступны для анализа данных космических аппаратов. В модели токовый диск будет представлен состоящим из нескольких фрагментов, каждый из которых характеризуется своими размерами и коэффициентом, определяющим силу тока в нем. Модель будет основываться на уже разработанной в НИИЯФ МГУ модели, а также лучших опубликованных зарубежных моделях. Ожидается развитие международной кооперации с Европейскими и мировыми институтами, а также получение результатов мирового уровня, поскольку в проекте будут использоваться международные данные наблюдений. В рамках проекта Europlanet 2024 RI будет предоставлен доступ к большому числу ведущих мировых лабораторий, виртуальный доступ для самых современных служб данных и инструментов, связанных с Европейской открытой облачной системы для научных исследований (EOSC), а также будут проведены мероприятия для расширения базы пользователей и привлечения новых партнеров из не представленных в проекте государств. В рамках проекта Europlanet 2024 RI будут проведены следующие работы: 1) создание широко используемой исследовательской инфраструктуры; 2) предоставление доступа к полевым лабораториям и уникальному набору лабораторных средств, которые помогут проводить моделирование широкого спектра условий, встречающихся на планетарных телах; 3) разработка общеевропейской сети наземных телескопов для поддержки планетарных миссий и координации наблюдательных кампаний быстрого реагирования; 4) расширение виртуальной обсерватории Europlanet по планетарной науке (VESPA) для облегчения анализа данных космических миссий, наблюдательных кампаний, модельных проектов и лабораторных экспериментов; 5) улучшение уникального сервиса планетарной космической погоды (SPIDER, на основании предыдущего сервиса PSWS), который используется для предоставления прогнозов и оповещений для космических миссий и анализа научных данных; 6) интеграция инструментов и услуг из предыдущих и текущих проектов H2020 для создания портала онлайн-планетарного картографирования (GMAP), позволяющего создавать геологические карты и виртуально исследовать поверхности планет; 7) использование достижений в области машинного обучения (ML) для интеллектуального анализа данных в виртуальных машинах Europlanet 2024-RI; 8) разработка инновационных стратегий для планетарных данных и приборов на основе партнерских связей между академическими и промышленными кругами и использование возможностей NewSpace при помощи более тесных связей с коммерческим сектором; 9) содействие следующему поколению лидеров и пользователей Исследовательской Инфраструктуры (RI) через обучение и поддержку молодых учёных.

Участники проекта давно работают в выбранном направлении. Группа из МГУ вошла в состав многочисленного (около 100 исследователей) интернационального коллектива проекта Europlanet 2024-RI, а также участвовала в успешной реализации предшествующего 4-х летнего проекта (2015-2019 гг.). В 2011-2015 гг. группа из МГУ работала в европейском проекте IMPEx, целью которого было создание и верификация веб сервисов для расчета и визуализации силовых линий магнитного поля в магнитосферах планет Солнечной системы. НИИЯФ МГУ располагает уникальными собственными моделями планетарных магнитосфер, авторство которых защищено соответствующими публикациями в ведущих международных журналах, имеющих высокий индекс цитирования. Сведение моделей и данных в единую систему придаёт новое качество разработанной инфраструктуре. Сравнение моделей и данных позволяет детализировать параметры планетарных магнитосфер и глобальных токовых систем в них, и в итоге минимизировать отклонение моделей от прямых измерений и повысить прогностическую точность моделей. Имеющееся объединение в одну инфраструктуру как данных, так и построенных на их основе моделей позволяет внедрять методы искусственного интеллекта при обработке данных, например при определении координат поверхности диска по скачку отдельных компонент вектора магнитного поля. Для Юпитера, где все пересечения токового диска множественные задача определения среднего положения тока требует достаточно сложных рафинированных методов определения пространственного положения токового диска. Другим фактором, существенно осложняющем задачу, является вложенность нескольких токовых дисков, связанная с присутствием различных сортов ионов (ионы водорода и тяжелые ионы серы и кислорода). Также в НИИЯФ МГУ проводились исследования структуры тонких токовых слоёв. Было получено аналитическое решение для электрических токов и плотности плазмы в близкой окрестности тонких токовых слоёв и проведено его сравнение с численным моделированием.