Вторник, 16.04.2024
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

Космический аппарат КОРОНАС-ФОТОН


Аппарат запущен 30 января 2009 года 
Масса космического аппарата: 1900 кг. 
Масса комплекса научной аппаратуры: 540 кг. 
Квазикруговая орбита - 540…583 км
Наклонение – 82,48 град.
Период – 95 минут 40 сек.
Планировавшийся срок активного существования - не менее 3 лет. 

Точность ориентации продольной оси космического аппарата на Солнце - лучше 5 угловых минут.

Точность определения ориентации продольной оси космического аппарата на Солнце - меньше 3 угловых минут.

Стабилизация угловых скоростей космического аппарата - не более 0,002 градуса в секунду.

Точность определения местоположения КА на орбите:

- вдоль орбиты - ±1000 м.
- по высоте и в боковом направлении - ±500 м.  

Объём запоминаемой научной информации за сутки - 8,2 Гбит.

Объем информации, передаваемой за один сеанс связи - 2048 Мбит.

Первый российский научный ИСЗ. 

Космический аппарат «КОРОНАС-ФОТОН» является третьим в российской программе гелиофизических исследований «КОРОНАС» (Комплексные Орбитальные Околоземные Наблюдения Активности Солнца) с использованием специализированных солнечно-ориентированных спутников.

Головная научная организация  по проекту «КОРОНАС-ФОТОН» Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ».

Научный руководитель проекта - к.ф.-м.н., профессор Юрий Дмитриевич Котов.

Главный конструктор космического комплекса «КОРОНАС-ФОТОН» - к.т.н. Рашит Салихович Салихов. 

Головной исполнитель по космическому комплексу - Всероссийский научно-исследовательский институт электромеханики (ВНИИЭМ). 

Головной исполнитель по космическому аппарату «КОРОНАС-ФОТОН» – Научно- исследовательский институт электромеханики (НИИЭМ), г. Истра. 

Космический аппарат «КОРОНАС-ФОТОН» создан на базе КА «Метеор‑М», «Метеор‑3М» (разработка НИИЭМ) по своей конструкции и с максимальным использованием блоков комплексов управления и служебных систем. 

Конструктивно КА состоит из следующих основных частей:

  • гермоотсека, включающего цилиндрические корпуса с диаметрами обечаек 1400 и 1100 мм с днищами и фрезерованными поясами герморазъемов;
  • фермы цилиндрической формы с установленными на ней блоками системы ориентации, максимально удаленными от блоков научной аппаратуры «солнечного» направления, блоками «антисолнечного» направления и опорным кольцом ракеты-носителя «Циклон‑3»;
  • внутренней приборной рамы с блоками служебной и научной аппаратуры, требующими для своего функционирования наличия газовой среды;
  • батареи фотоэлектрической;
  • штанги магнитометра СМ-8М.

Вне корпуса КА располагаются служебная аппаратура и научные приборы, а также антенны. Внутри корпуса размещаются служебная аппаратура и научные приборы, требующие специальной среды.

Головной исполнитель по комплексу научной аппаратуры «ФОТОН» - Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ».

Главный конструктор комплекса научной аппаратуры «ФОТОН» Виталий Николаевич Юров

Основная задача проекта «КОРОНАС-ФОТОН»: 

  • исследование процессов накопления энергии и её трансформации в энергию ускоренных частиц во время солнечных вспышек, изучение механизмов ускорения, распространения и взаимодействия энергичных частиц в атмосфере Солнца, исследование корреляции солнечной активности с физико-химическими процессами в верхней атмосфере Земли. 

Цели научных экспериментов: 

  • исследование особенностей эволюции функции распределения высокоэнергичных частиц (вплоть до энергий несколько гигаэлектронвольт) с высоким временным разрешением; 
  • исследование различия в динамике ускорения электронов и протонов (ядер); 
  • исследование угловой анизотропии взаимодействующих частиц на основании анализа спектров излучения и параметров линейной поляризации жесткого рентгеновского излучения; 
  • изучение эффектов направленности в области гамма-излучения высоких энергий; 
  • определение механизмов и условий ускорения электронов и протонов на разных фазах вспышки, а также параметров области удержания (распространения) ускоренных частиц; 
  • определение обилия элементов в области генерации гамма-излучения методом гамма-спектроскопии и по скорости захвата нейтронов низких энергий в атмосфере Солнца; 
  • определение вида энергетического спектра ускоренных протонов и ядер и динамики этих спектров по соотношению ядерных гамма-линий; 
  • диагностика физического состояния солнечной плазмы методом изображающей спектроскопии; 
  • долговременные непрерывные наблюдения вариаций интенсивности солнечного излучения в диапазоне длин волн 280–1500 нм; 
  • изучение на основе полученных из наблюдений спектров глобальных солнечных колебаний характеристик внутренних слоев Солнца; 
  • изучение зависимости параметров солнечных колебаний от уровня солнечной активности; 
  • исследование первичного энерговыделения в солнечной короне (процессы формирования горячей (10-20 МК) и сверхгорячей вспышечной (>20 МК) плазмы; 
  • исследование характеристик выбросов корональных масс и их влияния на солнечно-земные связи; 
  • мониторинг верхних слоев атмосферы Земли по поглощению жесткого ультрафиолета спокойного Солнца; 
  • исследование динамики области проникновения солнечных космических лучей (СКЛ) в магнитосферу Земли во время геомагнитных возмущений; 
  • исследование динамики потоков релятивистских электронов в магнитосфере Земли; 
  • изучение поведения электронов в области внутреннего радиационного пояса Земли.; 
  • исследование рентгеновского и гамма-излучения космических гамма-всплесков; 
  • исследования галактических и внегалактических рентгеновских источников, ядер активных галактик, жёсткого рентгеновского диффузного фона.

Комплекс научной аппаратуры «ФОТОН» (http://iaf.mephi.ru/projects/coronas-photon/coronas-photon_instruments.htm) КА «Коронас-Фотон» включает в себя 11 научных и два служебных прибора, созданных научными организациями России, Украины, Индии и Польши.

Вид КА «КОРОНАС-ФОТОН» по оси –Z

ТЕСИС-БД — блок датчиков телескопа–спектрометра ТЕСИС (телескоп-спектрометр EUV-диапазона); СТЭП-ФД — блок детекторов спутникового телескопа электронов и протонов СТЭП-Ф; ФОКА-ДМ — блок детекторов многоканального монитора ультрафиолетового излучения; «НАТАЛЬЯ-2М» — спектрометр высокоэнергичных излучений; ЭЛЕКТРОН- МД-ПЕСКА — блок детекторов анализатора заряженных частиц «ЭЛЕКТРОН-М-ПЕСКА»; «ПИНГВИН-МД» — блок детекторов поляриметра жесткого рентгеновского излучения «ПИНГВИН-М»; RT‑2/S, RT-2/G, RT-2/CZT — блоки детекторов телескопа низкоэнергичного гамма-излучения RT-2; «КОНУС-РФ‑Д1» — детектор (солнечный) рентгеновского и гамма-спектрометра «КОНУС-РФ»; ВВИ-5/БРМД — высоковольтный источник спектрометра «НАТАЛЬЯ-2М» и блок детекторов быстрого рентгеновского монитора БРМ (установлены на одном кронштейне); БФЗ — блок феррозондовый; АФУ БАТС — антенно-фидерное устройство бортовой аппаратуры телесигнализации; АФУ «Компарус» — антенно-фидерное устройство бортовой аппаратуры командно-измерительной системы «Компарус-А2»; СОКОЛ — солнечный фотометр; SphinХ — абсолютно калиброванный спектрофотометр рентгеновского диапазона

Вид КА «КОРОНАС-ФОТОН» по оси +Z

ТЕСИС-ОД — оптические датчики (астродатчики) телескопа-спектрометра ТЕСИС (телескоп-спектрометр EUV-диапазона); «КОНУС-РФ‑Д2» — детектор (антисолнечный) рентгеновского и гамма-спектрометра «КОНУС-РФ»; АФУ БАТС — антенно-фидерное устройство бортовой аппаратуры телесигнализации; АФУ «Компарус» — антенно-фидерное устройство бортовой аппаратуры командно-измерительной системы «Компарус-А2»; БИС-КФ — бортовая информационная система

Полученные научные результаты:

Данные, полученные со спутника «Коронас-Фотон», охватывают период с конца февраля по конец ноября 2009 года. Это был уникально длительный период глубокого минимума солнечный активности, когда произошло лишь около двух десятков вспышек, немного превышающих минимальный уровень С-класса и не было ни одной вспышки класса М или мощнее. Поэтому подавляющая часть информации получена в диапазонах от ультрафиолета до мягкого рентгена. Вместе с тем столь малый уровень активности позволил исследовать элементарные, не налагающиеся во времени друга на друга, процессы, исследования которых в период активного Солнца неосуществимо, особенно приборами, не дающими изображения в соответствующем энергетическом диапазоне. 

Основные научные результаты, полученные  в ходе выполнения научной программы:

Приборы ТЕСИС и SphinX:

  1.  Получены первые в мире данные о тонкой структуре и динамике промежуточной (на расстояниях от 0.5 до 1.5 солнечных радиусов) короны Солнца с температурой порядка 1 миллиона градусов. 
  2. Совместно с обсерваторией ХИНОДЕ (Япония) обнаружен особый тип «горячих» корональных выбросов массы с температурой плазмы порядка 1 миллиона Кельвинов. 
  3. Впервые в мире с временным разрешением несколько минут зарегистрированы все стадии «отделения» выброса корональной массы от магнитного поля Солнца. Показано, что триггером, который инициирует «разрыв» магнитных полей, являются холодные солнечные протуберанцы: динамика отсоединения выброса от Солнца точно синхронизована с динамикой протуберанца, а точка, где в итоге происходит разрыв полей, совпадает по положению с центром протуберанца
  4. Получены первые данные о динамике горячих корональных рентгеновских точек и хромосферных спикул с временным разрешением порядка 1 секунды. Зарегистрирован новый тип событий – микровыбросы плазмы (джеты) в активных областях с продолжительностью события порядка 1 минуты. Впервые в мире измерено ускорение вещества внутри хромосферных спикул
  5. Определен интегральный уровень мягкого рентгеновского излучения (энергия выше 1 КэВ) Солнца в минимуме активности. Он составил 4.7×10-10 Вт/м2, что в 20 раз ниже уровня чувствительности аппаратуры GOES
  6. За 9 месяцев наблюдений зарегистрировано 800 солнечных микровспышек с мощностью рентгеновского излучения на орбите Земли порядка 10-9 Вт/м2. Модифицирована шкала рентгеновских вспышек. В дополнение к классам A, B, C, M и X введены два новых класса: S и Q, к первому из которых относятся вспышки с мощностью от 0.1 до 1 нановатта на м2, а ко второму от 1 до 10 нановатт на м2. На основании спектроскопических данных прибора SphinX измерена средняя температура короны в минимуме цикла солнечной активности. Она составила 1.81±0.05 MK. 

Прибор ФОКА

  1.  Получены абсолютные значения потоков от спокойного Солнца в диапазонах 0,5..7 и 27..37нм. Эти данные являются исходными для анализа физико-химической кинетики верхних слоев атмосферы. Поглощение ультрафиолетового излучения спокойного Солнца верхними слоями атмосферы, измеренное при заходе спутника в тень Земли или выхода из нее, позволило отработать методику измерения плотности атмосферы Земли на высотах от 50 до 350 км.
  2. На основании оккультацонных измерений  поглощения солнечного жесткого ультрафиолета получены высотные профили плотности верхних слоев атмосферы Земли (50-350км) в период длительного полного отсутствия солнечной активности.

Приборы Пингвин-М, RT-2 и КОНУС

  1. Показано, что в слабых вспышках (баллов В и С) наряду с тепловой компонентой рентгеновского всегда присутствует и нетепловая компонента.  
  2. Для нескольких вспышек изучена  как в тепловой, так и в нетепловой областях, на основании данных с приборов, регистрирующих излучение разных энергий. В одной из вспышек по данным приборов  обнаружены квазипериодические осцилляции интенсивности излучения в жестком рентгене
  3. Впервые обнаружена продольная линейная поляризация жесткого рентгеновского излучения (>15%) в сравнительно слабой вспышке (балла С1.3). Предыдущие измерения относились ко вспышкам класса Х. 

Прибор «электрон-М-Песка»

  1. В  минимуме цикла солнечной активности наблюдались значительные (более, чем на порядок) возрастания потоков электронов во внешнем РПЗ на высоте 550 км, связанные с приходом высокоскоростных потоков солнечного ветра. На основании анализа даных предположено,  что наблюдавшееся возрастание потоков релятивистских электронов обусловлено усилением волновой активности. 
  2. По измерению потоков электронов с энергией выше 200 кэВ в  высокоширотных областях обнаружено, что в более чем половине случаев пересечения внешней границы внешнего радиационного пояса наблюдались возрастания потоков электронов данных энергий, имеющие сложную структуру. Значительная часть зарегистрированных возрастаний потоков электронов наблюдались при трех и более последовательных пересечениях орбитой спутника полярного края внешнего радиационного пояса, что свидетельствует о возможности сравнительно длительного существования указанных структур (в течение не 3-6 час.) при относительно небольших изменениях положения максимума и структуры потока частиц.

Прибор СТЭП-Ф

   В августе 2009 года практически полностью отсутствовала солнечная активность. Однако потоки энергичных электронов в земной магнитосфере, регистрируемые прибором СТЭП-Ф на высоте полета КА «КОРОНАС-ФОТОН» были переменны. Более того, повышения интенсивности и микровсплески потоков электронов в десятки и тысячи раз с энергиями до 0,5 МэВ наблюдались в тех зонах магнитосферы, где их не должно быть, а именно, на низких широтах и вблизи экватора в областях, далеко отстоящих от Бразильской магнитной аномалии. 9 августа в промежутке времени между 9 и 11 UT наблюдались несколько кратковременных и одно длительное повышение потока электронов с энергиями 0,18-0,51 МэВ. Отсутствие солнечной активности в августе 2009г. и заметное усиление сейсмической активности (только за период 9-10 августа произошло 4 землетрясения с магнитудой 6 и более баллов) позволили сделать предположение: нестационарные потоки электронов с энергиями до 1 МэВ, наблюдавшиеся 9 августа, могли быть связаны с «подготовкой» землетрясения с магнитудой М=7,1 в 10 часов 56 минут UT с координатами 330 СШ и 1380 ВД (вблизи Японии). При этом высыпания частиц начинаются за 70 и ранее минут и длятся до самого землетрясения. «Эхо» землетрясения проявляется еще некоторое время вплоть до восстановления устойчивого равновесия частиц в поясах. 

Аппаратура КОНУС-РФ

Зарегистрированы и исследованы ряд космических гамма-всплесков и всплесков от мягких гамма-репитеров. Первое гамма-всплесковое событие было зарегистрировано аппаратурой КОНУС-РФ 27 февраля 2009 года от аномального рентгеновского пульсара SGR/AXP1E1547.0-5408, подтвержденное данными эксперимента КОНУС-ВИНД. Результаты синхронных наблюдений в экспериментах КОНУС-РФ и КОНУС-ВИНД позволили зарегистрировать и детально исследовать исключительно интенсивной гамма-всплеска 8 апреля 2009 года. Наиболее важным научным результатом эксперимента КОНУС-РФ явилось открытие нового гамма-репитера SGRJ0418+5729. Данные аппаратуры КОНУС-РФ сыграли решающую роль в этом открытии: они позволили получить с максимальной детальностью временные профили первых двух всплесков и на их основе по данным наземной обработки данных телескопа БАТ-СВИФТ новый репитер был локализован. Привлечение данных спутника RXTE привело к определению  периода его постоянного излучения в области мягкого рентгеновского излучения.

4-20 февраля 2009 года - проведен анализ и последовательное включение всех приборов комплекса научной аппаратуры «ФОТОН».

21 февраля - 22 марта 2009 года. - проверено функционирование регистрирующих каналов приборов, отрабатывались циклограммы управления.

23 марта 2009 года - все научные приборы приступили к выполнению научных экспериментов.

31 марта 2009 года решением Государственной комиссии КА «КОРОНАС-ФОТОН» включен в состав орбитальной группировки КА социально-экономического, научного и коммерческого назначения.

1 декабря 2009 года - после ряда сбоев в системе электроснабжения космического аппарата в результате деградации характеристик химических батарей и некорректной их эксплуатации комплекс научной аппаратуры «ФОТОН» отключен.

30 июня 2010 года - решением Государственной комиссии летные испытания КА «КОРОНАС-ФОТОН» прекращены. КА исключен из состава орбитальной группировки КА социально-экономического, научного и коммерческого назначения, используемых по целевому назначению.


Аккреционный диск

Диск вещества вращающегося вокруг космического объекта, из которого оно постепенно выпадает на центральное тело, т.е. происходит... [далее]

Rambler's Top100