Проекты действующей Федеральной космической программы в стадии реализации


Орбитальная обсерватория ГРАНАТ
В 1999 году обсерватория ГРАНАТ закончила активное существование. Основная деятельность по проекту проводились в рамках создания архива данных и по обработке архивных данных.

Телескоп СИГМА.
По данным телескопа СИГМА в 1999 году был проведен анализ совокупности всех наблюдений области Центра Галактики с 1990 по 1997 годы в жестком рентгеновском диапазоне. Общее время экспозиции составило около 10 миллионов секунд. Полученное изображение (10 на 10 градусов) обладает рекордным (для этого диапазона) угловым разрешением порядка 10-15 угловых минут и чувствительностью около 3 мКраб. Поставлены сильные ограничения на светимость сверхмассивной черной дыры, расположенной в динамическом центре нашей Галактики. Результаты анализа долгопериодической переменности компактных источников в этой области привели к обнаружению нового класса аккрецирующих черных дыр звездной массы.

Телескоп "АРТ-П"
В 1999 году продолжалась работа, связанная с обработкой и анализом архивных данных, полученных телескопом АРТ-П обсерватории "ГРАНАТ" в ходе наблюдения ряда галактических рентгеновских источников. В частности,. проведен анализ экспериментальных данных, полученных в ходе наблюдений транзиентного рентгеновского пульсара 4U0115+634 телескопом АРТ-П обсерватории ГРАНАТ во время его вспышки в феврале 1990 г. Источник демонстрировал сильную регулярную и нерегулярную переменность, в том числе всплески рентгеновского излучения длительностью 300-500 с. В фотонном спектре источника зарегистрированы две особенности в поглощении на ~12 и ~22 кэВ, по-видимому, связанные с резонансным рассеянием его излучения на первой и второй циклотронных гармониках. Значение магнитной индукции B на поверхности нейтронной звезды, соответствующее этим особенностям, составляло ~1.3x1012 Гс. Отношение энергий линий несколько отличалось от гармонического (1:2), более того, это отношение и сами значения энергий линий заметно менялись с фазой на масштабе одного периода пульсаций.

Космические гамма-всплески по данным эксперимента ФЕБУС и СИГМА
В 1999 г. исследовались послесвечения космических гамма-всплесков в рентгеновском и мягком гамма-диапазонах на временном масштабе порядка 1000~с.
Обнаружено послесвечение яркого космического гамма-всплеска 23 июля 1992г. (920723), оказавшегося в поле зрения вторичной оптики телескопа СИГМА. После всплеска, длившегося около 6с, на протяжении 1000 с наблюдалось затухающее мягкое гамма-излучение (35-300 кэВ). За это время высветилось приблизительно 20% энергии всплеска. Кривая блеска послесвечения оказалась степенной с показателем -0.7. В момент начала послесвечения наблюдалось также резкое уменьшение жесткости излучения. Это первое наблюдение послесвечения гамма-всплеска в мягком гамма-диапазоне, поток в котором падает по степенному закону.
Были полностью обработаны данные основного детектора телескопа СИГМА за период с января 1990 по сентябрь 1994 г на предмет поиска подобных послесвечений других всплесков. Таких послесвечений обнаружено не было, что может объясняться относительной слабостью остальных, зарегистрированных телескопом СИГМА всплесков, по сравнению с событием 920723. Однако, средний по всплескам поток на на временном масштабе 1000с после основного события отличен от нуля на уровне значимости более 95%, что может быть свидетельством того, что ранние послесвечения на этом временном масштабе присутствуют у большого числа гамма-всплесков.
По данным прибора ФЕБУС исследованы ранние послесвечения двух ярких гамма-всплесков 910402 и 920723 на временном масштабе до 1000 с в диапазоне 100-500 кэВ. Кривые блеска также оказались степенными с наклонами близкими к -0.7 и в момент начала послесвечения также наблюдалось резкое уменьшение жесткости энергетического спектра. В послесвечении всплеска 910402 наблюдалось увеличение жесткости со временем.
Наблюдения ранних послесвечений важны для ограничения параметров и проверки теории релятивистского огненного шара, возникающего в источниках гамма-всплесков, находящихся на космологических расстояниях, т.к. именно в это время скорость движения релятивистского потока, его температура и плотность достигают экстремальных значений

Обсерватория РЕНТГЕН на модуле КВАНТ космической станции МИР.

В 1999 г. продолжался долговременный астрофизический эксперимент РЕНТГЕН с помощью аппаратуры, установленной на модуле КВАНТ ОПС МИР. Весной 1999 года исполнилось 12 лет со дня запуска обсерватории РЕНТГЕН. Несмотря на этот рекордный для орбитальной работы срок, научные приборы комплекса в значительной мере сохранили работоспособность и продолжают получать ценные научные данные, позволяющие исследовать различные типы источников космического рентгеновского излучения.
За март-май 1999г. было проведено 44 сеанса наблюдений. В 23 сеансах были проведены наблюдения ряда ярких рентгеновских источников, на которые производились наведения модуля КВАНТ, в 21 сеансе проводились фоновые и патрульные наблюдения, т.е. наблюдения производились в дежурной ориентации - приборы обсерватории включались без наведения станции на какой-то конкретный источник.
Наблюдения Крабовидной туманности - "стандартного" космического рентгеновского калибровочного источника, проведенные 13 и 14 апреля показали, что научные приборы обсерватории РЕНТГЕН полностью сохранили свою работоспособность. Для рентгеновского телескопа ТТМ были также обработаны данные по другим космическим источникам рентгеновского излучения. Признаков ухудшения характеристик прибора по сравнению с данными прошлых лет не обнаружено. Наблюдения других приборов обсерватории пока не обрабатывались, однако из полученной телеметрии сбоев в их работе и поломок не отмечено.
Единственной неполадкой на борту станции МИР, повлиявшей в этом году на работу обсерватории, явился выход из строя бортового коммутатора питания телескопа "Пульсар Х-1", в результате чего у прибора по команде с Земли перестало выключаться питание. Поскольку такой режим приводил к перерасходу энергии на станции, с 8 апреля 1999 г. было принято решение больше не включать "Пульсар Х-1" во время сеансов наблюдений обсерватории. Данное отключение не привело к заметным ухудшениям качества научных данных, потому что энергетический диапазон работы прибора "Пульсар Х-1" в значительной степени перекрывается другим прибором - рентгеновским спектрометром ГЕКСЕ.
Во время наблюдений этого года получена информация не только о точечных источниках рентгеновского излучения, но и о рентгеновском фоне областей неба, не содержащих ярких рентгеновских источников. Эти исследования включают: В настоящее время приборы обсерватории РЕНТГЕН находятся в режиме ожидания и могут быть включены и продолжить измерения, если будет принято решение по продолжению работ на станции МИР.

Проект ИНТЕРБОЛ

Цель проекта-исследование физических процессов в магнитосфере Земли во время суббурь и диссипации энергии, запасенной в хвосте магнитосферы, в зонах полярных сияний, кольцевом токе и токовых слоях. Проект предполагал запуск двух спутников: ХВОСТОВОГО ЗОНДА (ИНТЕРБОЛ-1) с апогеем в хвосте магнитосферы на 200000 км и АВРОРАЛЬНОГО ЗОНДА (ИНТЕРБОЛ-2) с апогеем на авроральных силовых линиях на 20000 км. Каждый из этих спутников имеет субспутник: МАГИОН-4 и МАГИОН-5 соответственно. Такая система КА позволяет исследовать детально процессы в различных областях магнитосферы и разделить пространственные и временные вариации измеренных параметров.
В течение первого года осуществления проекта (август 1995 - август 1996) на орбите функционировала только первая пара спутников - ИНТЕРБОЛ-1 и МАГИОН-4. В августе 1996 г. на орбиту были запущены еще два спутника. К сожалению субспутник МАГИОН-5 прекратил работу сразу после запуска.

В состав Комплекса Научной аппаратуры (КНА) спутника ИНТЕРБОЛ входят 16 научных приборов для проведения измерений широкого спектра плазменных и волновых экспериментов, измерений постоянных и переменных электрических и магнитных полей, УФ-спектрометрии в различных областях магнитосферы Земли; 4 служебных блока коммутации и управления и привязки к ориентации аппарата; телеметрическая системы сбора и передачи научной информации. Кроме того, часть приборов КНА имеют выход на штатную телеметрическую систему МРК.
В истекшем году :
1. Регулярно проводилась разработка перспективных (месячных) планов и согласование их с научными коллективами по каждому эксперименту в России (ИКИ, ИЗМИРАН, ИПГ, НИИЯФ) и за рубежом (Чехия, Франция, Словакия, Швеция, Польша и т.д.). Это планирование опиралось на общий план научных исследований по проекту с учетом участия в международной научной кооперации (программа исследования солнечно-земных связей ISTP). Для составления перспективных планов проводились детальные баллистические расчеты по прогнозированию на месяц вперед орбиты спутника, условий радиовидимости, прохождения основных геофизических зон (солнечного ветра, ударной волны, магнитослоя, магнитопаузы, каспа, плазменного и нейтрального слоев, авроральной области, радиационных поясов). Особое внимание уделялось точному предсказанию моментов входа и выхода из радиационных поясов в связи с тем, что значительная часть научной аппаратуры для сохранения своей работоспособности должна менять режим своей работы в поясах.
2. Систематически проводилось составление сеансных циклограмм по каждому прибору и сводной циклограммы управления работой научной аппаратуры спутника ИНТЕРБОЛ-1 как в сеансах связи, так и через программно-временное устройство спутника. Всего за отчетный период составлено около 1480 циклограмм, содержащих примерно 18000 команд.
3. Осуществлено оперативное управление научными приборами и воспроизведение накопленной научной информации в ходе регулярных сеансов связи. На Терминальной Станции ИКИ проводилась оперативная регистрация этой информации с контролем качества. За три месяца проведено 92 таких сеанса длительностью от 3,5 до 6 часов. В ходе этих сеансов принято около 20 Гбайт научной информации.
4. Кроме того, в каждом месяце проводился один длительный (3-4 часа) сеанс приема научной информации (главным образом, показаний волновых приборов) в НП-режиме, позволяющем проводить измерения в выбранной области с особо высоким временным разрешением.
5. Проводилась регулярная оперативная передача в ИКИ полного объема полученной научной информации и ее экспресс-обработка для обеспечения надежного контроля и быстрого получения данных для управления научной аппаратурой.
6. Все полученные в ходе сеансов связи данные были пропущены через системы предварительной и первичной обработки информации в ИКИ. Результаты этой обработки переданы в центральный архив данных по проекту.
7. Проведена работа по навигационному (баллистические данные и текущая ориентация) сопровождению всей полученной за отчетный период научной информации. Эти результаты также переданы в архив данных по проекту.
8. Проведена в полном объеме архивация всех видов полученной научной и сопровождающей информации проекта. Функционирование системы доступа к этим данным как по локальной компьютерной сети ИКИ, так и по международной сети ИНТЕРНЕТ позволило полностью обеспечить текущей информацией (со сдвигом в одну-две недели относительно сеанса связи) все научные коллективы - участники проекта и сотрудничающие с ними группы как в России, так и за рубежом.
9. Положение орбиты спутника ИНТЕРБОЛ-1 в 1999 году г. позволяет осуществить одну из основных задач проекта детальное исследование свойств плазменного слоя в хвосте магнитосферы Земли.
10. Проведена работа по "проблеме 2000 года" для подготовки информационной системы проекта к предстоящей смене года:
11. Успешно осуществлен комплекс специальных мер по управлению научной аппаратурой в период прохождения спутником ИНТЕРБОЛ-1 длительной (4,5 часа) тени 22.11.99 г. Вся функционировавшая научная аппаратура восстановила свою работоспособность после выхода из тени и продолжает измерения согласно программе исследований. Необходимо отметить необычное обстоятельство - прибор СКА-2 (спектрометр энергичных частиц) молчавший почти два года, восстановил свою работоспособность после прохождения "большой тени" 22.11.99.
12. Работа по созданию архива научных данных.
В ИКИ на постоянной основе проводится работа по созданию полного архива результатов физической обработки научной информации по проекту. В ходе текущего проекта Интербол осуществляется оперативный прием поступающей со спутников информации и ее размещение в Архиве ИКИ по солнечно-земной физике. В настоящее время Архив данных проекта Интербол содержит и распределяет более 270 GB всех типов данных проекта, полученных с Аврорального и Хвостового зондов. К ним относятся "сырые" телеметрические данные (77 GB), получаемые с наземных измерительных комплексов, данные экспресс - обработки (75 GB), данные, полученные в результате первичной обработки (89 GB), данные субспутников Магион-4 (8.5 GB) и Магион-5 (18 GB), ключевые физические параметры (КФП), орбитальные и ориентационные данные, протоколы подачи команд и другие типы информации.
В 1999 году продолжалась разработка и внедрение системы вторичной (физической) обработки данных, которая в настоящий момент включает в себя физические ключевые параметры и систему хранения, обработки и визуализации данных DD. Проводилось также заполнение Архивов систем КФП и DD. Архив КФП содержит данные с августа 1995г. по настоящее время. (Архив заполняется в полуавтоматическом режиме по мере поступления первичных данных в основной Архив с запаздыванием от 1 до 6 месяцев в зависимости от прибора и принятой технологии обработки данных).
Данные КФП доступны пользователю в интерактивном режиме в виде графиков (фиксированного формата) и файлов ASCII и CDF форматов (см. http://www.iki.rssi.ru/apetruko/itkp.html).
В отличие от Архива КФП система DD (см. http://worsta.iki.rssi.ru/DD/userman.html) позволяет проводить достаточно разнообразную физическую обработку данных проекта с заданным временным разрешением, включать в систему результаты других космических проектов (например, космического аппарата WIND) и наземных измерений, а также подключать к системе дополнительно пользовательские программы обработки. Результаты представляются системой как в виде графиков достаточно произвольной структуры, так и в виде файлов ASCII.
13. Совместные работы с другими научными проектами.
Созданные группой управления ОНГ ИКИ программные средства для планирования и реализации управления КНА с использованием сетевых возможностей подтвердили свою эффективность в новых условиях.
Субспутник МАГИОН-4 выполнил свою научную задачу, выработал ресурс и с сентября 1997 года измерения не проводит.
Регулярные измерения на спутнике ИНТЕРБОЛ-2 проводились до февраля 1999г. притом, что с сентября 1998 года спутник находился в режиме свободной ориентации. В настоящее время этот аппарат находится в "ждущем" режиме из-за неблагоприятной ориентации солнечных панелей.

Работы, проведенные со спутником МАГИОН-5 в 1999 г.

28 августа 1999 года произошло полное раскрытие недораскрытой ранее штанги №1 и находящейся под ней малой солнечной панели. Это раскрытие произошло непосредственно во время сеанса связи. В результате дораскрытия улучшилось бортовое питание и ориентация аппарата, а прибор КМ-14, экранировавшийся ранее корпусом аппарата, занял штатное положение для проведения полноценных измерений.
По состоянию на 20 ноября 1999 года все служебные системы КА работают штатно. Состояние бортового комплекса научной аппаратуры отражено в таблице

Комплекс научной аппаратуры субспутника МАГИОН-5
и состояние приборов на 20 ноября 1999 года:
НазваниеСтрана - изготовительСостояние
Волновой комплекс КЕМ-3Чехия, БолгарияФункционирует без замечаний
**Спектроанализатор SASПольшаФункционирует без замечаний
Измеритель волновой формы КНЧ ULF - ICARE Чехия, Франция, Венгрия, РоссияФункционирует без замечаний
*Трехкомпонентный магнитометр SG-R8РумынияФункционирует без замечаний
Спектрометр электронов и протонов DOK-SСловакияФункционирует без замечаний
Спектрометры электронов и протонов MPS и EPS Чехия, РоссияПриборы MPS и EPS дают периодические сбои
Измеритель температуры электронов и плотности ионов КМ-14Чехия, РоссияФункционирует без замечаний
**Магнитометр DMAГерманияФункционирует без замечаний
Видеоимаджер VIMЧехия, АвстрияФункционирует без замечаний

Примечания к Таблице.
1) * Работает постоянно
2) ** Включаются по необходимости в зависимости от возможности работать при максимальной скорости передачи телеметрии; прибор САС с магнитной составляющей включается при прохождении каспа.
3) Остальные приборы включаются в соответствии с бортовой программой.
4) Часть приборов работает в режиме "по умолчанию" из-за невозможности подавать на них словные команды.

За время работы КА МАГИОН-5 в составе орбитальной группировки проекта ИНТЕРБОЛ проведено около более 1000 сеансов связи с аппаратом, время работы комплекса научной аппаратуры на 20 ноября превысило 2000 часов. Общий объем телеметрической цифровой информации, полученной с борта КА МАГИОН-5, превышает 18ГБ (33 лазерных диска). Широкополосная волновая телеметрия занимает 405 кассет типа DAT (по 125 минут), на каждой кассете записаны два канала (электрическая и магнитная компонента) в полосе до 22 кГц.
Успешно проводятся эксперименты в ОНЧ диапазоне по регистрации волновых плазменных явлений во внутренней магнитосфере, включая области плазмосферы и плазмопаузы. Широкополосная телеметрия включает свистящие атмосферики и волновые эмиссии различных типов. Кроме того, орбита КА МАГИОН-5 пересекает зону, удобную для изучения магнитосферно - отражаемых волн, и в настоящее время начата работа по интерпретации возникновения некоторых новых типов волн, впервые наблюдаемых КА МАГИОН-5, так называемых "магнитосферно отражаемых вистлеров", с использованием метода "ray-tracing", о чем готовится публикация в JASTP.
Информацию о КА МАГИОН-4 и МАГИОН-5 проекта ИНТЕРБОЛ, а также о наземной станции Панска Вес, включая информацию по сеансам связи с аппаратами и по работе приборов комплекса научной аппаратуры, можно найти на сервере ИФА АН ЧР
http:// www.ufa.cas.cz/html/magion/magion.html ,
http:// www.ufa.cas.cz/html/magion/catalog-m4/m4data.htm (КА МАГИОН-4);
http:// www.ufa.cas.cz/html/magion/catalog/m5data..htm (КА МАГИОН-5).

Эксперимент НЕЙТРАЛ-Э

Цель астрофизического эксперимента НЕЙТРАЛ-Э - изучение прямым методом изотопного состава двух нейтральных компонент межзвездного вещества - гелия и неона, что может дать новое знание о процессах, происходящих снаружи Солнечной системы (эксперимент проводится на станции МИР).
Гелий и неон, будучи инертными газами, не вступают в химические реакции и их изотопный состав не меняется при различных процессах фракционирования. Таким образом, в их изотопном составе "заморожена" история их происхождения.
Эксперимент заключается в том, что специально подготовленные образцы медно-бериллиевой фольги экспонируются в открытом космическом пространстве в потоке межзвездного газа, атомы которого частично адсорбируются на фольге. После экспозиции образцы фольги должны быть возвращены на Землю, где они будут подвергнуты специальному масс-спектрометрическому анализу для выделения искомых компонент: 4Не, 3Не, 22Nе и 23Nе.
Экспонирование образцов фольги и все необходимые для этого операции осуществляются на борту станции МИР с помощью специально разработанного ИКИ РАН для эксперимента НЕЙТРАЛ-Э прибора КОМЗА (КОллектор МежЗвездных атомов), состоящего из двух блоков, в каждый из которых вставляются по две сменные кассеты с фольгой. В расчетные промежутки времени прибор открывает и закрывает створки, осуществляя тем самым экспозицию фольги (около 20 мин экспозиции на витке). Смена кассет и доставка их на Землю осуществляется космонавтами, доставка кассет на Землю - американским КА АТЛАНТИС.
Лабораторная обработка проэкспонированных образцов по выделению искомых компонент захваченного газа и их высокоточное масс-спектрометрическое иследование проводились в Физическом Институте Бернского Университета. в результате анализа удалось успешно выделить атомы 4Не межзвездного происхождения.
В настоящее время продолжается лабораторная обработка образцов и подготовка совместных публикаций.По рузультатам этой работы, в частности, были подготовлены и сделаны два доклада на конференции "Прогресс в космической газодинамике"., Москва,13-17 сентября 1999года.
Научный руководитель эксперимента к. ф.-м.н. Застенкер Г.Н.

Проект МАРС-98 (участие в миссии НАСА МАРС ГЛОБАЛ СЕРВЕЙЕР 98)
Это проект НАСА с российским участием. Он состоит из двух частей: 1) исследования Марса при помощи искусственного спутника МАРС КЛАЙМЕТ ОРБИТЕР, 2)исследования Марса при помощи посадочного аппарата МАРС ПОЛАР ЛЭНДЕР. Первая часть проекта закончилась катастрофой: спутник сгорел в атмосфере Марса при попытке вывести его на орбиту 23 сентября с.г. Посадка второго аппарата запланирована на 3 декабря. На нем установлен разработанный и изготовленный в ИКИ прибор ЛИДАР, предназначенный для оптического зондирования нижних слоев атмосферы..
Научный руководитель эксперимента зав. лаб. д.ф.-м.н. В.М.Линкин.

Проект ПРИРОДА
Научная аппаратура: МКС-М2, МОЗ-Обзор. МЦКП (Международная целевая комплексная программа) "Природа".
Науч. рук. к. ф.-м. н. Н.А. Князев.
В 1999 г. работы не финансировались.

Наверх
На главную страницу