Приложни космически изследвания провеждани в институтите и лабораториите на БАН

Изследването на природните рискови процеси като наводнения, свлачища, лавини, кално-каменни потоци, срутища, горски пожари, ерозия и др. са крайно необходими за по-задълбоченото разбиране на връзките между околната среда и човешкото благосъстояние, както и за устойчивото развитие на обществото и запазването на биоразнообразието. Сигурността срещу природните бедствия и управлението на риска е въпрос, заслужаващ особено внимание особено в условията на глобални промени на климата. Това изследване ни води до по-дълбоки знания за произхода и природата на природните бедствия и установяване на границите, в които геодинамичните процеси влияят върху земната повърхност и ограничават определени видове земеползване и инженерни дейности.

Ограниченото разбиране за природните рискови процеси е основна пречка за ефективната борба за намаляване на риска от бедствия на локално, национално и международно ниво. Разбирането на рисковите фактори и уязвимостта на обществото са критични при разработването на ефективна защита от опасните явления. Насърчаването на културата на превенция чрез мобилизация на адекватни ресурси за намаляване на риска от бедствия е бързо възвращаема инвестиция в бъдещето за защита и запазване на човешкия живот, собствеността и препитанието, допринасяща за устойчивото развитие на обществото. Това са значително по-евтини и ефективни механизми за разлика от разчитането само на оперативни действия и възстановителни работи след бедствието. Началната точка за намаляване на риска от бедствия и за насърчаване на културата на превенция е в знанието за природните рискови процеси и за физическата, социална, икономическа и екологична уязвимост към бедствия.

Ето защо на първо място тук е поставено участието в програмата “Глобален Мониторинг на околна среда и сигурност” (GMES). Това е мащабна международна програма на ЕС и ЕКА, която има за цел чрез интеграция на средствата за мониторинг, базите от данни (съществуващи и настоящи), средствата за моделиране и интерпретиране, да се получи възможно най-доброто за сигурността на Земята и хората. Този съвременен интерактивен подход на взаимодействие между наука, технологии и потребители изисква максимална интеграция в решаването и поставянето на задачи. GMES е по принцип практическа програма е пряко свързана с министерствата и държавните организации, а българската наука е така да се каже “необходимия и достатъчен интерфейс”, за да може космическите и аерокосмическите данни да достигат до крайния потребител, а също и до проблемите на обществото и икономиката, за да могат те да бъдат формулирани като научни задачи. Независимо от факта, че космическите изследвания са само част от програмата GMES, те трябва да се превърнат в естествен обединител. Наблюдението на Земята се явява съществена част от програмата GMES, но това не решава в пълнота поставените от нея задачи. Космическите съобщения са тази част от приложните изследвания, която е изцяло свързана с държавата и частния бизнес. До голяма степен същото важи и за космическите информационни и навигационни системи, въпреки че и в тях БАН има определени интереси.

Институт за космически изследвания
GMES и наблюдение на Земята от Космоса

• 
  Мониторинг на околната среда с интегрирано използване на технологиите на дистанционните изследвания на Земята, географските информационни системи (ГИС) и конвенционални наземни методи;
  
• 
  Разработка, развитие и трансфер на методи, средства и технологии за дистанционни наблюдения на Земята;
  
• 
  Интернет базирана система за екологичен мониторинг на основата на спътникова информация;
  
• 
  Геоекологични изследвания на природни и рискови процеси с използването на дистанционни и наземни методи;
  
• 
  Изграждане на система за оперативен космически мониторинг на физически, химически и биологични параметри на повърхността на Черно море;
  
• 
  Космически мониторинг на стратегически обекти от инфраструктурата на Република България и трансгранични ековъздействия;
  
• 
  Разработване на методи и апаратни средства за изследване на малки газови частици в атмосферата;
  
• 
  Обучение на специалисти в областта на дистанционните изследвания на Земята.
  

Космически информационни и навигационни системи

• 
  Изследване и оценка на възможностите за съвместяване на системите GPS и “Галилео”;
  
• 
  Изследване и оценка на възможностите за използване на европейската системата за сателитна навигация “Галилео” в различни сфери на транспорта, околна среда, земеделието, съобщенията, сигурността и отбраната на страната.
  
• 
  Привързване на системата за сателитна навигация “Галилео” към проекта GMES;
  
• 
  Изследвания, свързани с интегриране на GPS и LORAN-C измервания за определяне на стационарното местоположение и навигационно привързване от земната повърхност.
  

Централна лаборатория по слънчево-земни въздействия

• 
  Усъвършенствани спектрометрични методи и апарати за дистанционни изследвания (космически, самолетни, наземни) на състоянието на околната среда, включително и при аномални въздействия;
  
• 
  Използване на аерокосмически данни за класификация и райониране на видовете ландшафти при различни временни условия с цел приложение при определяне на условия за бедствия, катастрофи и епидемии;
  
• 
  Аерокосмически и синхронни и квазисинхронни наземни изследвания за оценка на състоянието и прогнозиране на развитието на почвените и растителни ресурси в земеделието;
  
• 
  Изследвания с цел разработка на прототип на видеоспектрометър за наземен мониторинг на растителни екосистеми чрез измерване на предизвиканата от слънчевата радиация флуоресценция на хлорофила в избрани Фраунхоферови линии от слънчевия спектър;
  
• 
  Лидарно дистанционно изследване на средната и висока тропосфера и ниската стратосфера;
  
• 
  Спектрални портрети и динамика на смесени класове природни образувания в различни диапазони на електромагнитния спектър;
  
• 
  Тематична обработка и корекции на пространствените и радиометрични деформации на спътникови и самолетни изображения с висока разделителна способност на земната повърхност за нейното картографиране, оценка качеството на водни ресурси, селскостопански почви, геоложки изменения и постоянен мониторинг.
  

Национален институт по метеорология и хидрология

Геологически институт и програмата GMES

Важен дял при определянето на защитните мерки и намаляването на геоложките рискове имат събирането и анализирането на информацията за проявленията на опасни геоложки процеси, анализът на условията и факторите за тяхното възникване и въздействието им върху околната среда. В този смисъл, събирането на информация от космически спътници е ценна и наложителна. Тя може да послужи за:

1. Получаване на информация за развитието и състоянието на свлачищните процеси и съставяне на карти на свлачищната опасност;

2. Информация за опасност от възникване на други опасни геоложки процеси, като кално-каменни порои, ерозия и абразия;

3. Изучаване на тектонските движения в земната кора на територията на България и активните разломи и тяхното въздействие върху околната среда;

4. Сеизмотектонски изследвания;

5. Изследване на проявите на карстовите процеси;

6. Мониторинг на опасните геоложки процеси на територията на страната;

7. Мониторинг на геоложките условия в района на рискови инженерни съоръжения (язовирни стени, хвостохранилища, депа за битови отпадъци и др.) и тяхното въздействие върху съоръженията;

8. Мониторинг на замърсяването на геоложката среда и подземните води;

9. Мониторинг на геоложките условия в защитени територии и прогнозиране на тяхното въздействие върху живата природа.

Институт по електроника

• 
  Лидарно дистанционно изследване на средната и висока тропосфера и ниската стратосфера;
  
• 
  Наземно микровълново пасивно дистанционно изследване на горски екосистеми;
  
• 
  Наземно лидарно наблюдение на атмосферата, включително и при космически изследвания;
  
• 
  Изследване на пространствената разделителна способност на биологичните и метеорологичните полета в крайбрежните области със спътника ERS-SAR;
  
• 
  Създаване и приложение на микровълнови задиометри за дистанционно изследване на параметрите на околната среда от спътникови платформи.
  

Централната лаборатория по минералогия и кристалография

• 
  Състав, свойства и екологосъобразно приложение на горива и продукти от тяхното изгаряне и пиролиза;
  
• 
  Синтез на кристална матрица тип “Synroc” чрез горещо пресоване за имобилизация на радиоактивни отпадъци;
  
• 
  Живачно замърсяване на територията на Балканския полуостров и България;
  
• 
  Пречистване на отпадни води чрез природни сорбенти;
  
• 
  Изследване на токсичните и радиоактивни минерализации в разсипите, преработвани за добив на инертни материали в България;
  
• 
  Определяне на формите на присъствие на тежки метали и тяхната разтворимост и подвижност в разнообразни отпадъци;
  
• 
  Окисление на сажди, получени при изгаряне на дизелови горива;
  
• 
  Адсорбция на Nox върху титаносиликатни и зеолитни катализатори съдържащи преходни метали.
  

Основна цел на предложения проект е изследване и изучаване на аномални ефекти в йоносферата за орбити на спътници над сеизмично активни региони в при екваториални, ниски, средни и полярни ширини. Основни задачи са:

– Едновременен мониторинг на резултати от наблюдения за смущения в квазистатичното електрично поле и вариации в йонната концентрация (по данни от българския спътник Интеркосмос-България 1300) в йоносферата над сеизмично активни региони (по данни на глобалната мрежа от сеизмичги станции);

– Сравняване на получените резултати с подобни данни от други спътници;

– Създаване на база от данни и техния статистически анализ за изучаване на възможни пре - и пост - ефекти от земетресения;

– Включване в комплекса от явления, използувани за сеизмичен прогноз и анализ в едно обозримо бъдеще.

ИКИ – БАН; ГФИ – БАН; ЦЛСЗВ – БАН; ГЛИ – БАН

за 2008 - 4600 лв.

за 2009 - 3000 лв.

за 2010 - 6000 лв.

за 2011 - 1000 лв.

за 2012 - 2400 лв.

Общо 17000 лв.

Източници на финансиране: ЕКА

2. Към приоритет “Фундаментални космически изследвания – Физика на Космоса”.

Основна цел на представения изследователски проект е да се проведе достатъчно пълно изследване върху голям масив от съпоставими данни за наличието на аномални ефекти в йоносферата и термосферата над сеизмично активни зони. Апаратурните комплекси на спътниците DEMETER (CNES-Франция) и DMSP (USAF/NASA-САЩ) са напълно съпоставими в областта на сондовата диагностика на йоносферната плазма. Орбиталните параметри на посочените спътници са подходящи за изследване на йоносферата и термосферата във височинния диапазон 730-840 км на средни и ниски географски ширини. Актуалността на предлагания проект се подкрепя и от приетото от CNES-Франция (2004) предложение от наша страна за включването ни в международния изследователски екип за работа с данните (level1) от микроспътника DEMETER.

Ще бъде изградена информационна система от всички налични данни от спътниците DEMETER и DMSP, с помощта на която ще бъдат изследвани емпиричните характеристики на йоносферата и термосферата над сеизмичните зони. Целта на изследването е обективно и достатъчно надеждно потвърждение или отхвърляне на хипотезата за пренос на взаимодействие от сеизмичните зони в литосферата към високата атмосфера и йоносферата.

Изпълнители: ИКИ – БАН

Начало: 1 януари 2008 година

Край: 31 декември 2011 година

Необходимо финансиране:

за 2008 - 22000 лв.

за 2009 - 18000 лв.

за 2010 - 18000 лв.

за 2011 - 16000 лв.

Общо 74000 лв.

3. Към Приоритет “Фундаментални космически изследвания – Физика на Космоса”.

Програмата предвижда провеждането на фундаментални изследвания с приложение на съвременните методи на нелинейната физика в областта на близкия и далечния Космос.

Изследванията включват създаване на модели и интерпретация на явления, подбор и анализ на данни, създаване на нови теории. Изследване на нелинейни процеси в динамиката на астрофизични дискове.

Приложение на методите на нелинейната динамика: числени и аналитични, за обяснение процесите на образуването на структури в акреционните потоци, като следствие на възникнали неустойчивости.

Еволюция на астрофизичните дискове във връзка с тяхната пространствено-временна самоорганизация. Класификация на структурите.

Приложение на наблюдателни данни за нелинейни феномени, отнасящи се до съществуването на структури в акреционните потоци с цел потвърждаване на теоретичните изследвания. Предмет на дейност ще бъдат:

– Нелинейна физика на астрофизични дискове

– Синергетични явления в космическата среда

Институт за космически изследвания – РАН

Институт по астрономия – РАН

Белгийски свободен университет, Брюксел

Нагойски университет, Катедра “Астрофизика”

Начало: 01 януари 2008 година

Край: 31 декември 2012 година

Необходимо финансиране:

за 2008 - 25000 лв.

за 2009 - 21000 лв.

за 2010 - 13000 лв.

за 2011 - 10000 лв.

за 2012 - 16000 лв.

Общо: 85000 лв.

Източници на финансиране: ЕКА;Седма рамкова програма; COST; двустранни договори.

4. Към приоритет “Фундаментални космически изследвания – Физика на Космоса”.

Целта на този проект е разработка на методика за измервания на електрическото поле в широк честотен диапазон, датчици и апаратура реализиращи тези измервания и от борда на високоапогейните спътници от проекта “Резонанс”. Тези измервания ще се провеждат на магнитосинхронните орбити на спътниците и в полярните области.

– Разработка на методология за измервания, електрически сензори и прибор за измервания на електрически полета в широк честотен диапазон по проект “Волна-Р” от “Резонанс” – 65000 лв.

– Разработка на методология за измервания на аврорални явления от борда на спътниците по проект “Резонанс”(Аврора – Р) – 20000 лв.

за 2008 - 10000 лв.

за 2009 - 25000 лв.

за 2010 - 25000 лв.

за 2011 - 10000 лв.

за 2012 - 10000 лв.

за 2013 - 5000 лв.

Общо: 85000 лв.

5. Към приоритет “Фундаментални космически изследвания - Физика на Космоса”.

Научните задачи на R3D-B3 са:

– Глобално изследване на вариациите на дозата и потока слънчево ултравиолетово излъчване в 3 канала (UV-A, UV-B и UV-C) и PAR, което ще способства за изучаването на “Озоновата дупка”;

– Глобално изследване на вариациите на дозата и потока космическа радиация от слънчев и галактичен произход и от радиационните пояси на Земята.

– Принос за изучаване на радиационния риск за космонавтите в околоземна орбита.

Данните от R3D-B3 ще бъдат предоставени на останалите участници в експериментите на BIOPAN 6, които изучават въздействието на радиацията върху биологични обекти. Участието на ЦЛСЗВ-БАН в експериментите на “Фотон М3” беше определено чрез конкурс на ЕКА, проведен през 2004 г. в партньорство с университета в Ерланген, Германия. В резултат от спечеления конкурс бяха създадени по оригинални български разработки 2 прибора от типа R3D-B3 за експериментите на BIOPAN 6.

за 2008 г. - 52800 лв.

за 2009 г. - 19800 лв.

за 2010 г. - 7000 лв.

Общо: 78600 лв.

Източници на финансиране: ЕКА.
6. Към приоритет “Фундаментални космически изследвания - Физика на Космоса”.

Наименование: Изследване на способността на метеоритно вещество да защити спори от ултравиолетовата и йонизиращата радиация в космоса с прибора R3D-1 на платформата EXPOSE на европейския сегмент на МКС – Columbus.

Забележка: Летателният модел на R3D-1 е предаден на ЕКА за интегриране в платформата EXPOSE през 2005 г. Полетът се очаква между 2008 до 2010 г.

Продължителност: 3 години.

Резюме:

Последните научни изследвания подкрепят „Теорията за панспермията”. За да се провери дали животът би могъл да бъде пренесен чрез спори през Слънчевата система, международният консорциум ROSE ще реализира експеримента SPORES на европейския сегмент на МКС - Columbus. С него трябва да изследва доколко метеоритният материал може да защити спори от UV и йонизиращи лъчения в космоса. За целите на обективното измерване на дозата е създаден приборът R3D-1, който съдържа 4 канален UV спектрометър (UV-C (<280 nm), UV-B (280 - 315 nm), UV-A (315- 400 nm) и PAR (400 - 700 nm)) и 256 канален спектрометър на погълнатата доза от космическа радиация. Експериментът с прибора R3D-1 да се проведе за 3 години на платформата EXPOSE на европейския сегмент Columbus. R3D-1 в разработен в партньорство с Университета в Ерланген, Германия.

за 2008 г. - 32000 лв.

за 2009 г. - 28000 лв.

за 2010 г. - 6000 лв.

Общо: 66000 лв.

Източници на финансиране: ЕКА

7. Към приоритет “Фундаментални космически изследвания - Физика на Космоса”.

Последните научни изследвания подкрепят „Теорията за панспермията”. За да се провери дали животът би могъл да бъде пренесен чрез спори през Слънчевата система, международният консорциум ROSE ще реализира паралелен експеримент SPORES на руския сегмент на МКС (платформа EXPOSE на руски сегмент на МКС). С него трябва да изследва доколко метеоритният материал може да защити спори от UV и йонизиращи лъчения в космоса. За целите на обективното измерване на дозата е създаден приборът R3D-2 (аналог на прибора R3D-1), които съдържа 4 канален UV спектрометър (UV-C (<280 nm), UV-B (280 - 315 nm), UV-A (315- 400 nm) и PAR (400 - 700 nm)) и 256 канален спектрометър на погълнатата доза от космическа радиация. Експериментът с прибора R3D-2 да се проведе за 5 години на платформата EXPOSE на на руския сегмент на МКС и този експеримент ще се провежда паралелно с експеримента на европейския сегмент MKC – Columbus. R3D-2 е разработен в партньорство с Университета в Ерланген, Германия.