Пятница, 18.10.2019
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

Космический аппарат Прогноз 9 («Реликт»)


Аппарат запущен 1 июля 1983 года

Масса аппарата — 933 кг. Масса полезной нагрузки – 130 кг.

Он представлял собой специальную разработку НПО им. Лавочкина - СО-М («солнечный объект») № 509

Высота в перигее - 361 км. 

Высота в апогее – 727 620 км. 

Наклонение - 65,3 град. 

Период - 25,46 суток

Срок активного существования – 302 суток 

Цель запуска

основная цель:

измерения анизотропия реликтового радиоизлучения по небесной сфере, в том числе - картографирование небесной сферы в диапазоне волн 8 мм.

Кроме того:

регистрация всплесков космического гамма-излучения в диапазоне энергий 20 кэВ - 1 МэВ, 

измерение рентгеновского излучения Солнца в диапазоне энергий 2 - 160 кэВ, 

измерение магнитных полей с напряженностью 0,2 - 60 гамм, 

исследование ультрафиолетового излучения, 

регистрация временных и спектральных характеристик солнечных рентгеновских всплесков и другие исследования. 

 

В программе работы аппарата были предусмотрены научные эксперименты:

Основной эксперимент

1) радиотелескоп - 0.8РД-А (эксперимент Реликт) для картографирования небесной сферы радио картографирования небесной сферы в диапазоне длин волн 8 мм, σ=25 мк при  τ  =1с. (СССР), 

     Краткие характеристики радиотелескопа - 

     Прибор представлял собой модуляционный радиометр с ВПУ на входе, за которым следует преобразователь частоты на диодах с барьером Шоттки и усилитель промежуточной частоты. Основные характеристики радиометра: fо = 37 ГГц; ∆f=0,4 ГГц; ∆т при r=1 с 25 мК, при r=1 год 6∙10 -3 мК. Температура рупорной антенны при ширине диаграммы направленности по уровню -3 дБ 10º, Tр =4 К. Температура рупорно-параболической антенны при ширине диаграммы направленности по уровню -3 дБ 5,5º, Tр =4 К. Постоянная времени интегрирования 1 с. Частота опроса 2 Гц. Масса радиометра 30- кг, потребляемая мощность 50 Вт, частота модуляции 1 кГц.

     В качестве генератора накачки ПУ и гетеродина преобразователя частоты нами был использован двухчастотный генератор на диоде Ганна. Генератор имеет выходы на первой и второй гармониках колебаний. Подобное решение позволяет повысить надежность и упростить конструкцию радиометра по сравнению со схемой с автономным генератором и удвоителем частоты.

     В качестве усилителя СВЧ был применен ВПУ на бескорпусном GaAs диоде с прижимным контактом. Применение вырожденного регенеративного усилителя накладывает определенные требования на стабильность параметров входного тракта и стабильность мощности генератора накачки. Опыт многомесячной работы ВПУ выбранной конструкции на борту ИСЗ показал его высокую стабильность. Прибор благополучно преодолел воздействие перегрузок и вибраций, возникающих при запуске космического комплекса. Изменения коэффициента передачи устройства за 8 месяцев работы не превышали 0,5 дБ. Применение ПУ позволило достичь чувствительности 0,4 mK для каждого элемента разрешения на небесной сфере.

     Входная температура шума всего радиометра составляла около 300 К, параметрического усилителя 50 К, преобразователя частоты 700 К.

кроме того:

2) прибор для регистрации гамма-всплесков - СНЕГ-2МП9 для точной локализации источников космических гамма-всплесков порядка нескольких угловых минут (СССР, Франция),

3) патрульный регистратор гамма всплесков - ПРВ-2 для изотропного обзора всей небесной сферы, измерения интенсивности гамма-всплесков в диапазоне от 20 кэВ до 200 кэВ (СССР),

4) рентгеновский фотометр - РФ-2П для измерения всплесков рентгеновского излучения в области энергий 2-160 кэВ (СССР, ЧССР),

5) автоматический ядерный космический спектрометр - АЯКС для изучения химического состава и энергетических спектров частиц галактического и солнечного происхождения в области малых энергий (~1 МэВ/нуклон) (СССР),

6) мониторный спектрометр электронов и протонов - МЭП-1 для измерения потоков электронов, протонов и альфа частиц (СССР),

7) спектрометр протонов - СЭЗ-2М для измерения потоков и химического состава солнечных и галактических космических субрелятивистских и релятивистских энергий (СССР),

8) мониторный газоразрядный счётчик - МГ-1 для мониторных измерений потоков солнечных и галактических космических лучей, а также частиц в радиационных поясах Земли (СССР),

9) широкоугольный энерго-спектрометр ионов - Д-137А для определения основных параметров солнечного ветра – скорости, концентрации и температуры протонов (СССР),

10) датчик УФ - излучения - СУФР для исследования УФ - излучения в диапазоне длин волн ≤ 130 нм (СССР),

11) трёхкомпонентный магнитометр - СГ-76 для измерения величины и направления магнитного поля в солнечном ветре (СССР). 

Научные результаты:

     Основные результаты проекта

- открыта анизотропия реликтового космического реликтового радиоизлучения методом картографирования небесной сферы в 8 мм диапазоне длин волн с угловым разрешением 6º и температурным 0,4 mK с помощью модуляционного радиометра с радиационно охлаждаемым вырожденным параметрическим усилителем на входе и двухчастотным генератором,

- применен метод модельно зависимой оценки мультиполей анизотропии реликтового фона, позволивший на порядок улучшить точность измерения анизотропии фона,

- измерена на частоте 37 ГГц дипольная составляющая Тд = 3,16 ±012 mK, l = 267,1º±3°  b = 48,6º±3°,

- обнаружена крупномасштабная анизотропия фонового излучения. Для космологических моделей, имеющих спектр Харрисона-Зельдовича, определен предел для амплитуды флуктуаций плотности энергии εh в момент пересечения ими горизонта 5,2-6·10-5 < εh < 2,9 10-6 и 17 mkK << Q2 < 95 mkK, 

- предложен и разработан метод разделения анизотропий реликтового фона и галактического излучения. Метод основан на представлении каждой из сферических гармоник в виде вектора в (2l+1)-мерном подпростространстве 675-мерного пространства. Вектор, представляющий анизотропию реликтового излучения, должен быть ортогонален векторам, представляющим любую из компонент галактического излучения.

     Другие результаты проекта

- проведены патрульные наблюдения гамма-всплесков,

- получены результаты систематических наблюдений основных параметров солнечного ветра,

- исследованы взаимосвязи солнечных явлений в различных интервалах длин волн электромагнитного излучения,

- исследованы связи энерговыделения в солнечной вспышке с ускорением заряженных частиц, 

- обнаружено уменьшение количество солнечных вспышек с ускорением частиц до релятивистских скоростей на фоне снижения уровня солнечной активности, 

- получены данные о концентрациях и скоростях протонов и альфа-частиц солнечного ветра,

- произведены измерения поглощённой дозы радиации по трассе полёта,

- установлена связь поглощённой дозы радиации с неизотропностью поля излучения протонов и атомных ядер с энергиями в десятки – сотни МэВ,

- определён вклад в поглощённую дозу радиации тяжёлых заряженных частиц,

- проведен длительный мониторинг потока вакуумного ультрафиолетового солнечного излучения,

- произведены измерения межпланетного магнитного поля.

Научные результаты, полученные впервые в Истории:

В области астрофизики:

- открыта анизотропия реликтового космического реликтового радиоизлучения методом картографирования небесной сферы в 8 мм диапазоне длин волн с угловым разрешением 6º и температурным 0,4 mK с помощью модуляционного радиометра с радиационно охлаждаемым вырожденным параметрическим усилителем на входе и двухчастотным генератором,

- применен метод модельно зависимой оценки мультиполей анизотропии реликтового фона, позволивший на порядок улучшить точность измерения анизотропии фона,

- измерена на частоте 37 ГГц дипольная составляющая Тд = 3,16 ±012 mK, l = 267,1º±3°  b = 48,6º±3°,

- обнаружена крупномасштабная анизотропия фонового излучения. Для космологических моделей, имеющих спектр Харрисона-Зельдовича, определен предел для амплитуды флуктуаций плотности энергии εh в момент пересечения ими горизонта 5,2-6·10-5 < εh < 2,9 10-6 и 17 mkK << Q2 < 95 mkK, 

- предложен и разработан метод разделения анизотропий реликтового фона и галактического излучения. Метод основан на представлении каждой из сферических гармоник в виде вектора в (2l+1)-мерном подпростространстве 675-мерного пространства. Вектор, представляющий анизотропию реликтового излучения, должен быть ортогонален векторам, представляющим любую из компонент галактического излучения.

В области радиофизики:

- предложены и разработаны теоретические и экспериментальные методы исследования и проектирования бортовых малошумящих систем миллиметрового диапазона длин волн, позволившие создать уникальный твердотелый радиометр на длину волны 8 мм,

- разработана детальная теория работы ВПУ, позволившая снизить уровень требуемой мощности до 10 мВт и разработать бортовой ВПУ с температурой шума Т = 50 К и чрезвычайной стабильностью. Изменение коэффициента передачи системы. За 8 месяцев измерений изменение коэффициента передачи не превысило 0,5дБ,

- показана перспективность применения радиационно охлаждаемых ВПУ для бортовых систем. Температура шума ВПУ, разработанных в ходе реализации проекта Реликт 2, практически совпала с квантовым пределом при охлаждении ВПУ до 70°К,

- заложены теоретические основы для описания генерации на диодах Ганна в миллиметровом диапазоне длин волн,

- предложена теория и основы проектирования двухчастотных генераторов Ганна в миллиметровом диапазоне, генерирующих одновременно две частоты ω и 2ω.

 

Примечание редактора сайта: 

     Впервые российские ученые объявили об открытии анизотропии реликтового излучения в январе 1992 в работе «Струков И. А. и др. Письма в Астрономический журнал. 18 153 (1992 г.) [Strukov I. A. etal. Astronom. letters. 18 153 (1992)]» на основании данных полученных на космическом аппарате Прогноз 9 («Реликт»)

     Американские исследователи объявили о подобном открытии тремя месяцами позже в работе «Smoot G. F. Etal. Astrophys. J. 396 L1 (1992)» на основании данных эксперимента COBE.

     Тем не менее, в 2006 году Нобелевская премия по физике за это была присуждена Джону Мазеру и Джорджу Смуту (США) с формулировкой - «За открытие анизотропии и чёрнотельной структуры энергетического спектра космического фонового излучения».

 

См. также обзор - Космические аппараты серии «Прогноз».

Перейти в галерею по эксперименту Реликт

Перейти в галерею

Публикации по эксперименту Реликт

Публикации


Астрономическая единица

Единица длины, равная среднему расстоянию от Земли до Солнца - 149 505 000 км. Она применяется для измерения расстояний в Солнечной системе. О соотношениях единиц длины, применяемых в астрономии... [далее]

Rambler's Top100