Физика космической плазмы

Физика космической плазмы — одно из основных направлений теоретических и экспериментальных исследований ИКИ.

Плазма (газ, состоящий из электронов и ионов) — один из основных видов материи в космосе. Солнце — плазменный шар. Плазма короны Солнца, истекая в межпланетное пространство в виде солнечного ветра, создает гелиосферу, вытесняя межзвездную плазму из Солнечной системы. Газы земной атмосферы ионизуются на высотах порядка ста километров, формируя, во взаимодействии с магнитным полем Земли, ионосферу и магнитосферу.

Плазменная среда исключительно динамична, именно плазменные процессы управляют солнечной активностью и её следствиями, в частности, геомагнитной активностью на Земле (т.н. «космической погодой»).

Разреженную плазму Солнечной системы практически невозможно ни зарегистрировать с Земли, ни получить в земной лаборатории. Только с началом космической эры, уже на первых спутниках, были открыты радиационные пояса Земли, плазмосфера и магнитный хвост магнитосферы, солнечный ветер. Сейчас наблюдения плазмы в Солнечной системе ведутся с борта десятков космических аппаратов.

Плазменные процессы определяют излучение и от далеких астрофизических объектов — звезд и галактик. То, что происходит с дальнем космосе, мы можем наблюдать только «со стороны», поэтому околоземное пространство, достижимое с помощью космических аппаратов, является единственной естественной «лабораторией», в которой можно изучать законы динамики космической плазмы, находясь непосредственно внутри неё.

Сотрудники отдела принимали участие в экспериментах практически на всех советских и российских космических проектах плазменной и планетной тематики: околоземных спутниках «Интеркосмос», «Космос», «Прогноз», автоматических межпланетных станциях «Луна», «Венера», «Марс», «Фобос», пилотируемых космических станциях «Салют», «Мир», МКС и др.

Важнейшей вехой стал международный проект ИНТЕРБОЛ для исследований магнитосферы Земли и солнечно-земных связей (1995–2000). Он состоял из двух спутников и двух субспутников, научная аппаратура для которых создавалась в рамках обширной кооперации более 20 стран. По его итогам было опубликовано более 500 научных статей. В последние годы успешно реализованы эксперименты «Плазма-Ф» по исследованию солнечного ветра на КА «Спектр-Р», осуществлен запуск двух микроспутников, реализован эксперимент на МКС «Обстановка».

Под руководством академиков Р.З. Сагдеева, А.А. Галеева, Л.М. Зеленого в отделе создана ведущая научная школа по теории физики плазмы, в результате исследований которой были заложены основы современного понимания ключевых явлений космической электродинамики: бесстолкновительных ударных волн, магнитного пересоединения, теории турбулентности и др.

Сейчас сотрудники отдела ведут теоретические исследования и численное моделирование процессов в космической плазме; анализ и интерпретацию наблюдательных данных российских и международных космических и наземных экспериментов (в том числе по проектам ESA и NASA Cluster, THEMIS, SDO и др.); разработку и реализацию будущих космических и наземных экспериментов на лунных и марсианских станциях, на спутниках «Резонанс» в магнитосфере Земли, ионосферных микро- и наноспутниках; разработку и внедрение методов мониторинга и прогноза космической погоды. Развернуты работы по новым тематикам: гелиофизике, экзопланетам, ионосферно-атмосферным связям, воздействию геофизических факторов на биообъекты и здоровье людей.