Проекты в стадии НИР.
Проект РЕЗОНАНС
(Научным руководителем проекта РЕЗОНАНС является профессор Л.М. Зеленый, ведущим по проекту – к.ф.-м.н. М.М. Могилевский.)
- Краткое описание проекта, его цель, назначение.
Проекты в стадии НИР.
Проект РЕЗОНАНС
(Научным руководителем проекта РЕЗОНАНС является профессор Л.М. Зеленый, ведущим по проекту – к.ф.-м.н. М.М. Могилевский.)
Проект Резонанс направлен на исследование взаимодействия волн и частиц во внутренней магнитосфере Земли. Основными научными задачами проект РЕЗОНАНС являются:
По предложению украинских ученых, в дополнение к основным задачам проекта, рассматривается возможность проведение эксперимента “УНЧ интерферометр”, целью которого является изучение структуры поля и источников микропульсаций геомагнитного поля Земли.
Дата запуска будет зависеть от даты начала стадии ОКР. В настоящее время ИКИ РАН прилагает усилия для скорейшего начала ОКР. Предполагаемая дата старта – 1997 год.
Состав научной аппаратуры и обоснование этого состава приведены в “Итоговом отчете по НИР “Проработка научных и проектных аспектов космического эксперимента по исследованию процессов резонансного взаимодействия электромагнитного излучения с заряженными частицами магнитосферы Земли”, Москва, 2001 г.
Проект РЕЗОНАНС включен в Федеральную космическую программу до 2005 года, в качестве НИР и его финансирование работ по проекту проводится в рамках Государственного контракта между ИКИ РАН и Росавиакосмосом:
Финансирование работ по проекту проводилось в соответствии с планом 6-ого раздела ФКП в полном объеме.
Проект ИНТЕРГЕЛИОЗОНД
(Научные со-руководители проекта: академик Галеев А.А. (ИКИ РАН), профессор Ораевский В.Н. (ИЗМИРАН))
Солнечная корона и солнечный ветер вблизи Солнца остаются последними областями солнечной системы, не исследованными с помощью прямых измерений. Планета Меркурий посещалась космическим аппаратом лишь однажды и является наименее изученной из всех планет. Космический проект “ИНТЕРГЕЛИОЗОНД” должен восполнить эти пробелы, путём исследования внутренних областей солнечной системы с целью лучшего понимания структуры и динамики солнечной атмосферы, процессов нагрева короны и ускорения солнечного ветра, а также изучения плазменной и газовой оболочек Меркурия.
Баллистическая схема миссии включает полет космического аппарата к Венере, где он совершает многократные гравитационные манёвры, позволяющие без дополнительного расхода топлива осуществлять постепенные сближения с Солнцем. После фазы постепенного понижения перигелия космический аппарат выходит на рабочую орбиту с перигелием около 30 Rs и периодом обращения около 110 суток. Вблизи перигелия с таким гелиоцентрическим расстоянием космический аппарат будет иметь периоды коротации с солнечным вращением, когда он на некоторое время (около недели) практически зависает над определённым участком солнечной поверхности, что позволяет осуществить специальную программу исследований по корреляции явлений на Солнце и в межпланетной среде.
Возможный спектр исследований включает в себя:
Прямые межпланетные исследования: функции распределения тепловых и энергичных частиц, магнитное поле, магнитогидродинамические и плазменные волны, пыль, нейтроны.
Дистанционные измерения короны: спектроскопия и съёмка с высоким разрешением солнечной атмосферы и короны в диапазонах волн от инфракрасного до рентгеновского.
К наиболее значимым достоинствам миссии следует отнести возможность проведения разнопозиционных дистанционных и локальных измерений вблизи Солнца. Впервые космический аппарат, наблюдающий светило, не будет вращаться вокруг Солнца синхронно с Землёй. Имея на рабочей орбите период около 110 суток, космический аппарат будет неоднократно занимать разные положения по отношению к линии Солнце-Земля и тем самым обеспечивать получение оригинальных снимков и измерений.
Планируемая дата запуска – 2008 год.
Состав научной аппаратуры для локальных измерений:
Интегрированный магнитно-волновой эксперимент (ИМВЭ)
Эксперимент включает в себя:
1. Датчик низкочастотного магнитного поля (ДНМП), представляющий собой трехкомпонентный феррозондовый магнитометр. Предполагается применение современной модификации такого датчика имеющей расширенный частотный диапазон (до 1000 Гц против 50 Гц) и повышенную стойкость к изменениям температуры.
2. Датчик высокочастотного магнитного поля (ДВМП).
3. Датчик электрического поля (ДЭП). Предполагается установка трех-четырех датчиков.
4. Датчик потока ионов (ДПИ). Датчик представляет собой ориентированный на Солнце цилиндр Фарадея с постоянным отрицательным потенциалом на сетке (не менее -200 В).
5. Датчик плазменного тока (ДПТ) для измерения вариаций тока в плазме.
6. Блок электроники (БЭ).
Датчик пылевых частиц и ионов солнечного ветра. Эксперимент ПИПЛ.
Эксперимент ПИПЛ предназначен для измерения пылевой компоненты, ее распределения по массам, а также определения химического состава пылинок.
Эксперимент Гелион
Эксперимент ГЕЛИОН предназначен для измерения детальных энергетических, угловых спектров ИОНов солнечного ветра и планетного происхождения различной массы в проекте “ИнтерГЕЛИОзонд”.
Эксперимент Гелиес
Эксперимент ГЕЛИЕС предназначен для измерения функций распределения электронов (детальных энергетических и угловых характеристик) солнечного ветра и плазмы межпланетной и околопланетной среды в проекте ИНТЕРГЕЛИОЗОНД. Прорабатывается также возможность измерения ионов без разделения масс.
НИР проводится ИКИ РАН в качестве соисполнителя у ИЗМИРАН. ИЗМИРАН в течение трех лет имеет договорные отношения с Росавиакосмосом на проведение НИР “ИНТЕРГЕЛИОЗОНД”.
Работы, выполненные ИКИ РАН, оплачиваются Заказчиком в полном объеме и в срок.
Проект РОЙ
Основная научная задача проекта РОЙ— изучение сильной турбулентности плазмы и аннигиляции магнитного поля в тонких токовых слоях, определяющих динамику магнитосферы, генерацию суббурь и другие взрывные плазменные явления. Эти процессы локализованы в критических областях магнитосферы, таких, как магнитопауза, каспы на дневной и ночной стороне и область ближнего хвоста на ночной стороне.
В проект входят: космический аппарат-БАЗА и отделяемые от него 3-5 субспутников для многомасштабных измерений, расстояния от БАЗЫ до субспутников - 10-300 км.
Отличиями проекта РОЙ от других многоспутниковых проектов (ISEE, ИНТЕРБОЛ, CLUSTER) являются малые пространственные масштабы измеряемых явлений, а также синхронная работа с высоким временным разрешением в активных областях с ретрансляцией информации с субспутников через ТМ-антенну спутника БАЗА на пункт приема на Земле и новый подход к бортовому анализу больших объемов данных до их передачи на Землю, позволяющий существенно сократить затраты на прием, хранение и наземную обработку телеметрической информации.
Научный руководитель проекта: профессор Л.М. Зеленый.
Предполагаемый состав научной аппаратуры можно посмотреть в сети Интернет на сайте ИКИ РАН http://www.iki.rssi.ru/.
В 2002 году проводилось математическое моделирование ключевых экспериментов проекта. Финансирование не выделялось.
НИР “Разработка методов определения метеопараметров атмосферы, содержания малых газовых компонент и температуры земной поверхности на основе измерений фурье-спектрометра”
В рамках разработки Фурье-спектрометра для спутника “Метеор-М” выполнены работы завершен этап 1: “Разработка высокоточного метода определения профилей метеопараметров атмосферы на основе формирования синтезированных информационных каналов с использованием полного объема данных ФС” Шифр темы “ДИАТ-ИКИ”. Тема НИР выполняется в рамках ТЗ на НИР “Мониторинг” Федеральной космической программы России на 2001-2005 годы.
Разработанные метод и программы использует конкретную реализацию структуры и объема измерений, включая спектральное разрешение и шаг по длинам волн в восстановленном спектре. Проведено численное моделирование и показано, что ошибка единичного измерения не должна превышать 0,2К.
Научный руководитель к.ф.-м.н Городецкий А.К.,333-32-12 gora@iki.rssi.ru
Выполнены работы и сдан заказчику отчет по специализированной НИР “Геотормия-К” . Ответственный исполнитель- к.ф.-м.н. Князев Н.А., 333-51-66
Разработка методов исследований для перспективных планетных проектов.
Продолжена разработка прототипа спектрометра высокого разрешения для исследования состава планетных атмосфер методом солнечного просвечивания
Цель разработки - создание бортового образца спектрометра с массой не более 3.5 кг при разрешающей силе не менее 20000 в широком спектральном диапазоне (1.2-4.3 мкм) без движущихся частей. Прибор представляет собой эшелле-спектрометр с использованием акусто-оптического фильтра для выбора порядка дифракции. Разработка велась в рамках институтской программы Перспектива. Результаты разработки будут использованы при изготовлении летных образцов совместного Российско-Французско-Бельгийского прибора SOIR спутника Венеры “Венера-Экспресс” (запуск в 2005г). Завершено создание и проведены испытания лабораторного макета для спектрального диапазоне 1-1,7 мкм; достигнута разрешающая сила около 30000 .Разработана оптическая схема и создан оптический прототип спектрометра в реальных размерах. Разработан, изготовлен и испытан специальный акустооптический фильтр для диапазона 2.5-4.5 мкм, обеспечивающий фильтрацию света любой поляризации.
Начаты работы по модификации малогабаритного спектрометра ближнего ИК-диапазона на акустооптическом фильтре (ИК канала прибора SPICAM Light для проекта Марс Экспресс) для исследований Венеры в составе прибора СПИКАВ проекта Венера Экспресс. По сравнению с прибором для Марса, ИК спектрометр для исследований Венеры должен охватывать диапазон более коротких длин волн (0.7-1.65 мкм по сравнению с 1-1.66 мкм для Марса) чтобы обеспечить измерения в самых коротковолновых “окнах прозрачности” атмосферы Венеры. Для этого необходима существенная модификация как АОПФ (диапазон перестройки превышает одну октаву) так и детекторов прибора. Результаты разработки будут использованы при изготовлении летных образцов совместного Российско-Французского прибора СПИКАВ спутника Венеры “Венера-Экспресс” (запуск в 2005г).
1.Дата запуска – 2005 (Миссия Венера-Экспресс)
2.Научный руководитель: к.ф.-м.н. О.И. Кораблев oleg@irn.iki.rssi.ru
3.Состав НА:
Прибор SOIR (Эшелле-спектрометр с акусто-оптическим фильтром) (Масса около 4 кг).
Прибор СПИКАВ: УФ и ИК спектрометр для наблюдений в надир, на лимбе и методом звездного и солнечного просвечивания. УФ спектрометр разрабатывает Франция. ИКИ разрабатывает малогабаритный спектрометр ближнего ИК-диапазона (0.7-1.65 мкм) на акустооптическом фильтре, входящий в состав прибора.
O. Korablev, J.-L. Bertaux, A. Grigoriev, E. Dimarellis, Yu. Kalinnikov, A. Rodin, C. Muller and D. Fonteyn. 2002. An AOTF-based spectrometer for the studies of Mars atmosphere for Mars Express ESA mission. Adv. Space Res. 29, N2, 143-150.
O. Korablev, J.-L. Bertaux, A. Fedorova 2002 SOIR experiment for Venus Express: scientific objectives for solar occultations. Geophys. Res. Abstr. 4, EGS02-A-03506.
Разработка спектрометрических комплексов АПХ.
В соответствии с протоколами совещаний от сентября - октября 1998 г. и Меморандумом 2001 г. продолжаются совместные с Институтом химии общ-ва Макса Планка ФРГ, Институтом им. Э.Ферми Чикагского университета США и НИЦ РФ НИИАР г. Димитровград работы по подготовке активных альфа-протоно-рентгеновских (АРХ) спектрометрических комплексов, предназначенных для исследования поверхностей планет, комет, астероидов (проекты NASA - "MER 2003, 2005", ESA- “ROSETTA”). Руководитель работ - главный специалист, Корчуганов Б.Н., (тел. 333-42-78, ggd@iki.rssi.ru).
Комплекс АРХ предназначен для проведения прямого общего детального анализа содержания химических элементов в веществе грунта планет, спутников, астероидов и комет. С его помощью можно определить все химические элементы с зарядовым числом ³ 4. Чувствительность измерений обычно от 0,5 до 1 весовых процента (в зависимости от элемента), и точность данных достаточна для установления, в пределах разумных ограничений, минерального состава вещества.
Подготовка комплекса АРХ и установка на КА "MER" и “ROSETTA” проводится в значительной степени силами специалистов Института химии общ-ва Макса Планка ФРГ. Российская часть работы заключается в подготовке радиоактивных источников, их установке в комплекс АРХ и проведение калибровок.
Для миссии Фобос-Грунт проведена разработка прибора АПРС, который является аналогом прибора АРХ и предназначен для проведения прямого общего детального анализа содержания химических элементов в веществе спутника Марса – Фобоса на посадочном модуле. С его помощью можно определить все химические элементы с зарядовым числом ³ 4. Чувствительность измерений от 0,5 до 1 весовых процента (в зависимости от элемента), и точность данных достаточна для установления, в пределах разумных ограничений, минерального состава вещества. Выпущено ТЗ на прибор. АПРС состоит из блока детектирования (БД), устанавливаемого на манипуляторе, и блока электроники (БЭ), устанавливаемого в термостатированном отсеке КА.
БД содержит 6 радиоактивных источников общей активностью около 30 мКюри. Коллиматор обеспечивает облучение альфа-частицами анализируемой поверхности диаметром 38 мм. Разрешение для альфа-линии источников Cm244 энергией 5,8 МэВ на полувысоте пика составляет менее 100 КэВ. Шесть тонких альфа детекторов, расположенных вокруг альфа источников, регистрируют обратное рассеянное альфа излучение. Внутри кольца из источников расположен одиночный кремниевый дрейфовый рентгеновский детектор высокого разрешения с бериллиевым входным окном толщиной 5 микрон. Разрешение рентгеновского детектора по линии 6,4 КэВ составляет около 160 эВ при температуре ниже -30° С с эффективностью по линии Mg 1,24 КэВ – около 20%.
Масса прибора АПРС для проекта Фобос-Грунт составляет 600 г, а потребление 1 Вт.
к.ф.-м.н. Герасимов М.В. (тел. 333-11-55, mgerasim@mx.iki.rssi.ru)
Разработка прибора ТДА.
Прибор ТДА - предназначен для проведения термического анализа грунта поверхности Фобоса на посадочном модуле аппарата “Фобос-Грунт”, с целью исследования физико-химических процессов и минералогических свойств вещества слагающих пород в отобранной для анализа пробе.
Принцип действия Термического Дифференциального Анализатора ТДА основан на измерении тепловых эффектов фазовых превращений (плавление, испарение, потеря летучих и др.) в реакциях терморазложения соответствующих минералов, и сравнении с термограммой, принятой в качестве эталона. В процессе измерений пробу равномерно нагревают с заданной скоростью и регистрируют температуру образца T, и разность температуры D T пробы и эталона. Разница D Q` между тепловым потоком Q` от нагревателя к датчику ячейки и эталоном (образец и стандарт) пропорциональна фиксируемой разнице температуры. Изменение температуры достигается как нагреванием, так и охлаждением с заданной скоростью либо комбинацией различных режимов. Прибор ТДА для отечественных космических миссий разрабатывается впервые.
В 2002 году в соответствии с планом-графиком работ по проекту проведено эскизное проектирование прибора ТДА и выпущено ТЗ на прибор. Прибор ТДА состоит из блока детектирования (БД), устанавливаемого на раздаточном механизме посадочного модуля, и блока электроники (БЭ), устанавливаемого в термостатированном отсеке КА.
Масса прибора ТДА для проекта Фобос-Грунт составляет 500 г, а потребление 5 Вт.
к.ф.-м.н. Герасимов М.В. (тел. 333-11-55, mgerasim@mx.iki.rssi.ru)
Разработка методики прямых хромато-масс-спектрометрические измерения на поверхности Фобоса.
Данные о летучих, содержащихся в грунте и риголите, их обилии и составе могут помочь дать ответ на вопрос о происхождении спутников Марса и их эволюции] . Измерения количества содержащихся в грунте и риголите Н2О (хим. связанной), СН4, СО2, и др. химически активных газов позволят определить - на сколько состав поверхности Фобоса близок к составу углистых хондритов. Такие измерения могут быть проведены, как газовым хромато-масс-спектрометром, так и раздельно газовым хроматографом с собственным датчиком и масс-спектрометром. Масс-спектрометрические измерения на поверхности Фобоса в составе ХМС, либо отдельно, позволят определить, помимо обилия летучих, изотопный состав углерода, кислорода, Н/D, а так же провести измерения обилия и изотопных отношений инертных газов. В 2002 году продолжались работы по подготовке документации на хромато – масс - спектрометр и работы по макетированию грунтозаборника и пиролитической ячейки. Подготовлены проект ТЗ, технико-экономическое обоснование, технические требования к объекту и др. К.ф.-м.н. В.А. Кочнев и к.ф.м-н. Е.Н. Евланов