«Чибис» ищет грозы в космосе

Микроспутник «Чибис-М» для изучения грозовый разрядов начал автономный полет

Николай Подорванюк 25.01.2012, 10:34
В ночь на 25 января микроспутник «Чибис-М» «вышел» из ТПК «Прогресс» и начал автономный... chibis.cosmos.ru
В ночь на 25 января микроспутник «Чибис-М» «вышел» из ТПК «Прогресс» и начал автономный полет

25 января на рабочую орбиту был выведен российский микроспутник «Чибис-М» весом 40 кг. Аппарат предназначен для исследования из космоса грозовых разрядов в земной атмосфере и возникающего при этом гамма-излучения.

Микроспутник «Чибис-М» в специальном транспортно-пусковом контейнере (ТПК) был доставлен на борт Международной космической станции транспортно-грузовым кораблём «Прогресс М-13М» 2 ноября 2011 года. После отстыковки от МКС 24 января в 2 часа 09 минут 35 секунд по московскому времени корабль «Прогресс М-13М», используя дополнительное топливо, поднялся на более высокую орбиту — 500 км, где микроспутник «Чибис-М» самостоятельно вышел из ТПК и начал автономный полет. «Чибис-М» стал первым микроспутником, реализованным на специальной платформе «Чибис», разработанной и созданной в Институте космических исследований РАН (ИКИ РАН).

Как сообщил руководитель лаборатории исследований электромагнитных излучений ИКИ РАН Станислав Климов, спутник успешно начал свою работу, и с него уже принят первый сигнал. «Мы получили информацию от наших коллег в Красноярске о том, что успешно принят первый сигнал присутствия, а также служебная телеметрия со спутника «Чибис-М». Это означает, что малый космический аппарат работает успешно», — цитирует Климова РИА «Новости». Еще до запуска организаторы проекта «Чибис-М» приглашали радиолюбителей принять участие в мониторинге работы микроспутника и вести наблюдения за его сигналами. Некоторые радиолюбители уже приняли информацию о работе микроспутника «Чибис-М», который имеет позывной РС-39 (частота 435,315 МГц, передача данных азбукой Морзе).

«Это малый спутник, названный в честь маленькой птички, — рассказывал «Газете.Ru» директор Лев Зеленый. — Его задача — исследование гамма-излучения, которое обнаружено при разрядах молний. Есть интересная теория, предложенная группой российских теоретиков из Физического института им. П. Н. Лебедева РАН, которой сейчас руководит академик Александр Викторович Гуревич. Идея состоит в том, что в сильных электрических полях ускоряются электроны и возникает мощное гамма-излучение. Все это будем исследовать и проверять».

Вспышки гамма-излучения в ходе молниевых разрядов впервые в 1994 г. зарегистрировал спутник BATSE (космическая гамма-обсерватория Compton, NASA). Это явление получило название «атмосферный гамма-всплеск» (TGF — Terrestrial Gamma-Flash) и стало большим сюрпризом для исследователей.

Положение таких вспышек на карте Земли хорошо совпадает с теми районами, где особенно часто происходят грозы.

Практическая задача «Чибиса-М»

Кроме сугубо научного изучение этих явлений представляет и практическое значение. Сверхмощное гамма-излучение на высотах 10—20 км представляет потенциальную опасность для экипажей и пассажиров самолетов. Гамма-излучение, которое все же достигает Земли, покрывает большие площади, что может быть важным с точки зрения экологии.

Попытка объяснить гамма-всплески привела физиков из ФИАН к так называемой модели пробоя на убегающих электронах. Если к системе приложить значительное электрическое поле, то столкновения будут не в силах остановить электроны, которые начнут свободно ускоряться. Ударяясь о молекулы среды, они станут лавинообразно высвобождать другие высокоэнергичные электроны. Так возникает пробой. В случае грозы, согласно теории, требуемое электрическое поле создаётся электрическими зарядами на облаках, после чего ускоренные частицы покидают атмосферу, рождая гамма-излучение. По направлению «вниз», к Земле, его поглощает атмосфера, но по направлению «вверх», в космос, оно проходит свободнее и может быть зарегистрировано приборами, устанавливаемыми на космических аппаратах.

Микроспутник «Чибис-М» был создан специально для проверки этой теории в Институте космических исследований РАН совместно с другими научными организациями.

Где созданы приборы для «Чибис-М»

Детектор рентгеновского и гамма-излучения (РГД) и детектор ультрафиолетового излучения (ДУФ) созданы в Научно-исследовательском институте ядерной физики им. Д. В. Скобельцына МГУ. Радиочастотный анализатор РЧА создан в ИКИ РАН. В КНА входит также цифровая камера ЦФК (ИКИ РАН), которая будет делать снимки Земли в оптическом диапазоне, и детектор-анализаторы электромагнитных излучений (0,1—40000 Гц) — магнитно-плазменный комплекс МВК, созданный Львовским центром Института космических исследований Национальной академии наук Украины, Государственного космического агентства Украины и Университетом Этвёша (Венгрия).

Приставка «микро» означает, что масса спутника не превышает 100 кг, и действительно «Чибис-М» на Земле весит всего 40 кг, из которых примерно треть уходит на комплекс научной аппаратуры (КНА) «Гроза».

Впервые на одном спутнике будет установлен комплекс приборов, «перекрывающих» диапазон от гамма- до радиоизлучения.

Таким образом, исследователи хотят «увидеть» как можно большее число процессов, которые происходят при грозовом разряде. Поэтому в КНА «Гроза» входят детекторы рентгеновского, гамма-, ультрафиолетового и радиоизлучения (30—50 МГц), генерируемого при грозовом разряде на высоте 13—20 км. В КНА входят и приборы для изучения плазменных колебаний. Чтобы понять, сопровождаются ли эти излучения вспышками молний, комплекс оснащён цифровой фотокамерой.

«Чибис-М» стоит в одном ряду с несколькими аппаратами, которые также занимаются исследование молниевых разрядов и явлений в верхней атмосфере. В их числе Firefly (НАСА, вариант CubeSat) и Taranis (Космическое агентство Франции CNES, запуск 2015 г.).

Новый метод вывода спутника на орбиту

В ИКИ РАН был разработан ранее не применявшийся метод использования инфраструктуры российского сегмента МКС для выведения микроспутника с борта транспортно-грузового корабля (ТГК) «Прогресс». После отстыковки от станции ТГК поднимается на более высокую орбиту, после чего микроспутник с помощью ТПК отправляется в самостоятельный полёт. Похожий метод использовался в 2001 г., когда на орбиту был выведен созданный в ИКИ РАН российско-австралийский научно-образовательный микроспутник «Колибри-2000». Этот аппарат кроме научной выполнял и образовательную задачу: его данные могли принимать участвовавшие в проекте общеобразовательные школы России и Австралии. В программе «Чибис-М» также предусмотрены образовательные программы, разрабатываемые НИИЯФ МГУ и ИКИ РАН для университетов и школ.

Кроме научной программы микроспутник «Чибис-М» важен тем, что он стал первым малым аппаратом, созданным на базе специальной микроспутниковой платформы «Чибис». Эта платформа была разработана в рамках академической программы «Создание и использование микроспутниковых платформ Российской академии наук для фундаментальных и прикладных космических исследований». В Специальном конструкторском бюро ИКИ РАН проводилось не только проектирование и изготовление микроспутника, но и полный цикл его электрических, командно-информационных, виброударных, термовакуумных испытаний. Также была создана и наземная инфраструктура для приема и обработки информации со спутника. Центр приема и управления микроспутников организуется в Специальном конструкторском бюро космического приборостроения ИКИ РАН в г. Калуга.

Спутник «Чибис-М» первый в линейке малых аппаратов, реализованных на платформе «Чибис».

Однако уже сейчас в ИКИ идет работа над научной нагрузкой для следующего микроспутника, задача которого — мониторинг парниковых газов (в первую очередь, углекислоты) и катастрофических явлений на поверхности, в атмосфере и ионосфере Земли. Наконец, обсуждается третий микроспутник для региональных исследований «Балкансат».

«Вообще линия малых аппаратов на околоземных орбитах мне кажется очень правильной, — считает Лев Зеленый, директор ИКИ РАН. — У НПО имени Лавочкина, наших главных партнеров, есть программа малых спутников. Они делают платформу «Карат». Первый спутник на этой платформе для исследования природных ресурсов должен быть запущен летом в интересах Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова. Наш институт тоже стоит в очереди, будем третьими или четвертыми, мы планируем сделать «набор» спутников для исследования магнитного поля Земли, а если точнее, то процессов, происходящих в силовых трубках магнитного поля. Но эти спутники будут в 3—4 раза больше, чем наш «Чибис». Так что постепенно, если Чубайс нам поможет, дойдет и до наноспутника. Ну а если серьезно, то в космической технике действительно есть такой термин, так называются спутники массой от одного до 10 килограмм. Наш «Чибис» пока потяжелее, около 40 килограммов — это микроспутник».

Период активного существования «Чибиса-М» должен составить не менее двух лет.