Топ-100
Сделать домашней страницей Добавить в избранное



Главная Обзоры СМИ Статьи


"Чибис" будет изучать грозы и общаться со школьниками


23.04.08 10:51 Ольга Закутняя, Журнал "Авиапанорама", №2


Тенденции миниатюризации, захватывающей все области технологий, не обошли стороной и спутниковую отрасль. В последние годы все большее значение в космосе приобретают малые аппараты.

Общее понятие 'малые спутники', то есть космические аппараты массой до 300 кг, принято разделять на несколько классов: 300-100 кг - мини-спутники, 100-10 кг - микроспутники, 10-1 кг - наноспутники. Сегодня говорят уже и о пикоспутниках, чья масса не превышает 1 кг, хотя в настоящее время такие аппараты представляют собой пока перспективные разработки.
 
Количество проектов малых аппаратов, которые разрабатываются во всем мире, постоянно увеличивается. Главная причина растущей популярности - относительно низкая стоимость разработки и запуска. Второе преимущество малых КА - сравнительно небольшой срок подготовки аппарата, что вкупе с невысокой ценой существенно снижает возможные риски при неудачном выводе аппарата на орбиту. Конечно, при этом срок их жизни на орбите и функциональность меньше, чем у больших спутников, но тем не менее они позволяют решать достаточно большой спектр задач. Кроме этого, благодаря небольшому времени подготовки и относительной дешевизне можно создавать целые группировки малых спутников, поддерживать которые относительно просто.
 
Эти же особенности делают малые КА чрезвычайно интересными инструментами для научных исследований. Цикл разработки и подготовки к запуску большого научного спутника (например, орбитальной обсерватории) занимает от нескольких лет до десятилетия. За это время неизбежно устаревает научная аппаратура. Эта естественная для любой космической техники проблема становится менее актуальной в случае микроспутников, так как цикл их подготовки не так велик. Важно отметить, что сами работы по созданию малого КА представляет сложную научную и техническую задачу. Не случайно многие микроспутники, которые летают сегодня, представляют собой пока технологические образцы для отработки элементов систем будущих аппаратов. Таков, например, спутник PROBA-1 (Европейское космическое агентство, запуск 2001 г.), название которого расшифровывается как 'Проект для отработки автономных бортовых систем' (Project for On-Board Autonomy). Его масса составляет 94 кг. Спутник предназначен для технологической отработки в реальных условиях автономных систем управления, навигации, наведения, распределения времени работы приборов и сброса информации. Несмотря на то, что аппарат задумывался прежде всего как технологический эксперимент сроком на один год, он продолжает работать на орбите и сегодня как спутник дистанционного зондирования Земли.
 
Примеры малых аппаратов можно приводить очень долго, однако интересно отметить, что к их созданию все более активно подключаются университеты, чему также способствует низкая стоимость изготовления таких КА. Образовательная ценность малых спутников двояка. Во-первых, сама их разработка представляет зачастую серьезную техническую задачу. Во-вторых, появляется возможность использовать в обучении данные, полученные непосредственно со спутника, что, безусловно, привлекает интерес студентов.
 
'Колибри' изучает земную магнитосферу
 
Использование малых спутников для решения научных задач в Институте космических исследований РАН развивается с начала 2000-х годов. 20 марта 2002 г. на орбиту был выведен российско-австралийский микроспутник 'Колибри-2000' (масса 20,5 кг), разработанный и изготовленный в ИКИ РАН в кооперации с российскими партнерами из космической индустрии и при поддержке РКК 'Энергия'.
 
При выведении 'Колибри-2000' на орбиту с борта МКС микроспутник помещался в специальный транспортно-пусковой контейнер, который устанавливался на грузовом корабле 'Прогресс М1-7'.
 
По предварительным баллистическим расчетам, спутник должен был просуществовать на орбите около 4 месяцев, однако, из-за того, что в апреле 2002 г. активность Солнца достаточно быстро возросла и атмосфера Земли разогрелась и расширилась, т.е. поднялась, высота полета спутника начала снижаться. 'Колибри-2000' проработал на орбите полтора месяца и совершил за это время 711 оборотов вокруг Земли. 2 мая 2002 г. аппарат закончил свою работу, войдя в плотные слои атмосферы над Тихим океаном.
 
'Колибри-2000' предназначался для исследований магнитосферы и ионосферы. Часть экспериментов проводилась в координации с научной аппаратурой, установленной на МКС, что позволило оценить степень влияния самой станции на результаты научных экспериментов. Кроме этого, с помощью спутника проводились самостоятельные исследования. Несмотря на свои малые размеры, 'Колибри-2000' нес два научных прибора: анализатор частиц и полей и магнитометр (масса научного комплекса составила 3,6 кг). С их помощью проводились эксперименты по ряду на-правлений: изучение ионосферы, магнитного поля Земли и особенностей развития магнитных суббурь, атмосферно-ионосферных и литосферно-ионосферных связей (включая проблему регистрации в ионосфере эффектов от землетрясений), структуры и особенностей формирования потоков заряженных частиц под радиационными поясами на низких и средних широтах. Время работы спутника совпало с периодом возмущенного Солнца (17-24 апреля 2002 г.), и наблюдения 'Колибри-2000' помогли прояснить картину того, каким образом повышенная солнечная активность сказывается на состоянии околоземного космического пространства.
 
Кроме научной, микроспутник выполнял также образовательную функции. 'Колибри-2000' стал первым аппаратом в программе научно-образовательных микроспутников России. Работа непосредственно со школами - это естественный метод информирования широкой общественности о результатах научных исследований и первая ступень для подготовки будущих специалистов в области космических исследований.
 
Часть научной информации с аппарата передавалась на Землю в радиолюбительском диапазоне, который могли принимать в школах. В эксперименте участвовали школы Москвы, Обнинска и Сиднея (Австралия).
 
Опыт, полученный в ходе реализации проекта 'Колибри-2000', используется для дальнейшего развития микроспутниковых технологий. С 2004 г. в ИКИ РАН ведутся разработки новой универсальной платформы микроспутников для целей фундаментальных и прикладных научных исследований. Тема 'Создание бортовой платформы микроспутника прикладного и научного назначения на основе современных технологий и разработок' включена в программу фундаментальных исследований Президиума РАН 'Изменения окружающей среды и климата: природные катастрофы'. Будущая платформа уже получила название 'Чибис'.
 
Платформа 'Чибис' сможет стать основой для спутников самого разного назначения. В ИКИ РАН параллельно с проектированием и созданием собственно платформы также прорабатывается комплекс научной нагрузки и программы работы для возможных космических аппаратов на ее базе, ориентированных не только на фундаментальные, но и на прикладные аспекты космических исследований. В настоящее время в институте готовятся два варианта спутника 'Чибис': первый предназначен для изучения грозовых разрядов с орбиты, второй - для мониторинга парниковых газов и катастрофических явлений в атмосфере и ионосфере Земли.
 
В центре внимания - грозы
 
Первым из двух спутников к запуску готовится 'грозовой' 'Чибис-М'. Аппарат предназначен для детального исследования одного из самых загадочных природных явлений, несмотря на то, что человек наблюдает его уже многие сотни лет. Последние десятилетия принесли серьезные изменения в наше понимание природы грозовых разрядов, что было также связано и с космическими исследованиями.
 
Наблюдатель на Земле замечает лишь небольшую часть энергии, которая выделяется при электрических атмосферных разрядах (разрядах, происходящих между облаками и землей), сосредоточенную, в основном, в оптическом диапазоне и энергии звука: то есть, фактически видит молнию и слышит гром. Но в начале 1990-х  гамма-обсерватория COMPTON (НАСА, время работы 1991-2000 гг.) обнаружила исключительно мощные импульсы гамма-излучения земного происхождения, которые были связаны с молниевыми разрядами. Позже эти наблюдения подтвердил спутник RHESSI (НАСА, запуск 2002 г.).
 
Кроме этого, во время гроз были обнаружены радиоимпульсы сверхвысокой мощности и энергии, создававшие радиоизлучение в очень широком диапазоне частот. Интересно отметить, что они появлялись чуть раньше самих молний - в течение 2-3 предшествующих миллисекунд. Наконец, эти импульсы были зарегистрированы и на Земле.
 
В основе этих феноменов лежит физическое явление, которое было в начале 1990-х теоретически предсказано академиками А.В. Гуревичем и К.П. Зыбиным в Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН. Оно получило название 'пробой на убегающих электронах'. Первоначально на грозовом облаке (высота приблизительно 10-20 км) накапливается заряд. Затем, в результате некоторого 'затравочного' события рождается лавина электронов низких энергий, которые, двигаясь в большом электрическом поле, созданном электрическим зарядом на грозовом облаке, разгоняются до релятивистских скоростей и генерируют мощные импульсы радио-, ультрафиолетового и гамма-излучения. Затравочным событием, как предполагается, служит попадание в промежуток между заряженным облаком и Землей высокоэнергичных космических лучей.
 
Весь этот процесс происходит до разряда между Землей и облаком, видимого в оптическом диапазоне, и занимает несколько сотен миллисекунд, а длительность серии всплесков - всего несколько десятков микросекунд. Наблюдать эти явления с Земли практически невозможно: поток электронов, генерирующих импульсы, направлен, в основном, вверх, так как идущий вниз почти сразу же поглощается в атмосфере. Порожденное им излучение распространяется далее по всем направлениям, но по пути вниз, к Земле, гамма-фотоны высоких энергий практически сразу же поглощаются земной атмосферой, и лишь по дороге вверх, где ее плотность резко уменьшается, они могут проникнуть в околоземное пространство и наблюдаться спутниками.
 
Первый из микроспутников 'Чибис-М' предназначен для детального изучения этих процессов в самом широком диапазоне энергий - от радио- до гамма-излучения. Кроме сугубо научного, изучение этого явления представляет и практическую важность. Прежде всего, сверхмощное гамма-излучение на высотах 10-20 км - это потенциальная опасность для экипажей и пассажиров самолетов. Кроме этого, гамма-излучение, которое все же достигает Земли, покрывает большие площади, что может оказаться важным как с точки зрения экологии, так и с точки зрения безопасности людей. Наконец, сверхмощные одиночные радиоимпульсы имеют мощное излучение практически во всем используемом диапазоне радиоволн (до 3 ГГц и выше) и могут служить удобным природным источником излучения для создания глобального мониторинга радиосвязи.
 
Кроме ИКИ РАН, в проекте участвуют Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.Н. Скобельцына МГУ им. М.В. Ломоносова и РКК 'Энергия'. Научные руководители проекта - член-корреспондент РАН Л.М. Зеленый (ИКИ РАН) и академик РАН А.В. Гуревич (ФИАН).
Масса спутника 40 кг, комплекса научной аппаратуры - 12,5 кг. Состав научной аппаратуры спутника по-настоящему уникален: впервые исследования грозовых разрядов будут проводиться в столь широком спектре электромагнитных излучений. В него входят: рентген-гамма детектор, детектор ультрафиолета (разрабатываются в НИИЯФ МГУ), радиочастотный анализатор и цифровая фотокамера (ИКИ РАН). Кроме этого, в состав научного комплекса входит система сбора, анализа, хранения и передачи информации, которая разрабатывается в ИКИ.
 
Задача, которую предстояло решить разработчикам, была нетривиальной. Научные приборы 'Чибиса-М' обладают очень высоким временным разрешением (порядка наносекунды), и объем получаемой ими информации чрезвычайно велик - за очень короткое время (порядка 10 миллисекунд) необходимо проанализировать и запомнить до 100 гигабайт данных. При таком объеме вести непрерывную запись наблюдений невозможно. Кроме этого, грозы - относительно редкое явление, поэтому перед разработчиками встала проблема выбора события-'триггера', по которому данные наблюдений будут записываться в кольцевую память прибора, а затем передаваться в общую память и на Землю.
 
Как и его предшественник 'Колибри-2000', 'Чибис-М' - научно-образовательный спутник. Часть его научной информации планируется передавать в радиолюбительском диапазоне, который можно принимать непосредственно в школах.
 
В рамках данной программы создается и наземная инфраструктура, обеспечивающая прием и обработку информации с космического аппарата. Центр приема и управления микроспутниками организуется в Специальном конструкторском бюро космического приборостроения ИКИ РАН в г. Таруса (Калужская обл.).
В летном виде спутник будет готов к концу текущего года. По предварительной договоренности с ракетно-космической корпорацией 'Энергия', запуск аппарата произойдет в 2009 г. с использованием инфраструктуры МКС, по схеме, схожей со схемой запуска 'Колибри-2000'. В космос 'Чибис-М' выйдет из транспортно-пускового контейнера, размещенного на 'верхней' открытой части корабля 'Прогресс', который поднимет высоту круговой орбиты микроспутника до 500 км. Планируемый срок работы - 2 года.



комментарии (0):







Материалы рубрики

Кристина Бочарникова
Интерфакс
Частный космос

Naked Science
Транспорт легче воздуха: в "Ростехе" рассказали о развитии дирижаблестроения
Анастасия Николаева
Интерфакс
В "ручном управлении"
Иван Сафронов
КоммерсантЪ
Юрий Борисов хочет серию без срывов
Наталья Скорлыгина, Герман Костринский, арбитражная группа
КоммерсантЪ
К «Трансаэро» накопились личные вопросы
Роман Бирюлин
Красная звезда
Есть у лётчика мечта – высота
Яна Войцеховская
КоммерсантЪ - Санкт-Петербург
«Россия» жонглирует багажом
Иван Апулеев
Газета.ru
«У Москвы есть амбиции»: в США оценили гиперзвуковой «Кинжал»



Герман Костринский
КоммерсантЪ
Red Wings пострадала за SSJ 100. Росавиация заблокировала ей поставки канадских A220-300
Максим Рубченко
РИА Новости
Восстание машины. Почему Boeing 737 MAX убивает людей
Роман Крецул, Алексей Рамм, Алексей Козаченко
Известия
Наглотаться пыли: «Ночной суперохотник» обкатают жарой и песком
Алексей Козаченко
Известия
Изображая жертву: пилотов подготовят в дуэльных боях
Иван Синергиев, Иван Сафронов
КоммерсантЪ
Интернет очистят от околокосмического мусора. По заявлению Дмитрия Рогозина возбуждено уголовное дело о клевете
Елизавета Королева
Газета.ru
Тайна раскрыта: о чем говорили пилоты разбившегося Boeing

ТАСС
Безбагажные тарифы "Аэрофлота" позволят получить премиум-услуги за меньшие деньги
Елизавета Королева
Газета.ru
Смертельная посадка: у пассажирского самолета загорелся двигатель

Газета.ru
Шанс для Airbus? Кому выгодно падение Boeing
Волгин Владимир
Военно-промышленный курьер
Самолет в светлое будущее
Герман Костринский
КоммерсантЪ
Авиация катастроф
Черкасов Сергей
Военно-промышленный курьер
Камикадзе Калашников
Алексей Афонский
Lenta.ru
Денежная петля
Юлия Насулина
РИА Новости
Родные погибших в авиакатастрофе в Ростове продолжают тяжбу с Flydubai
Илья Крамник
Известия
Почти пятое поколение: зачем Египту понадобились Су-35
Анастасия Николаева
Интерфакс
Контракт на истребители

РИА Новости
Немецкие эксперты назвали две возможные причины катастрофы Boeing в Эфиопии
Иван Сафронов, Александра Джорджевич
КоммерсантЪ
Су-35 укрепят египетскую силу. Каир осваивается в клубе крупнейших покупателей российского оружия

Business FM
С небес на землю. Полеты Boeing 737 MAX приостановлены по всему миру
Светлана Баева
РИА Новости
Пилоты рассказали, чем опасны неадекватные пассажиры
Ксения Чемоданова, Ксения Чернухина
360TV
Кошелек или жизнь. Сколько денег потеряют компании из‐за отказа от Boeing 737 Max

Национальная служба новостей (НСН)
Эксперт спрогнозировал подорожание авиабилетов на 15-20%

Sputnik
До особого распоряжения: Россия прекратила полеты сомнительных "боингов"
Ольга Самофалова
Взгляд
Авиационный мир сумел поставить американцев на колени
Инна Сидоркова, Наталья Галимова
РБК
Россия и Китай договорились об условиях создания тяжелого вертолета
Антон Ширяев
Lenta.ru
Крутое пике
Юлия Гарднер
Российская газета
Экономное небо
Татьяна Шадрина
Российская газета
Boeing 737 идет на стоянку
Герман Костринский, Яна Войцеховская
КоммерсантЪ
На Пулково махнули крылом. "Победа" отказалась от международных рейсов из Петербурга
Олег Рубникович
КоммерсантЪ
СКР проявился в сфере джетов
Александр Волобуев, Ирина Цырулева
Известия
Джет лег: какие схемы могла использовать авиамафия в Домодедово

Интерфакс
Большинство стран мира запретили летать на Boeing 737 MAX
Анастасия Николаева
Интерфакс
Присоединились к ограничению
Роман Барский
Наука и техника
Boeing 737 MAX 8 – «слишком сложный, чтобы летать»?

РИА Новости
Все больше стран запрещают полеты Boeing 737 MAX 8
Ольга Самофалова
Взгляд
Boeing может не пережить новую авиакатастрофу
Олег Рубникович
КоммерсантЪ
Строителя Восточного арестовали за хищения у ВТБ. Генпрокуратура просит выдать беглого заемщика из Чехии
Денис Передельский, Татьяна Шадрина
Российская газета
Забыли правила
Игорь Затямин
Независимая газета
На каком топливе будет летать авиация XXI века

Forbes
«Тревога в авиационной отрасли»: компании приостанавливают эксплуатацию Boeing 737 Max 8
Анастасия Курилова
КоммерсантЪ
Трое россиян погибли в катастрофе Boeing в Африке
Игорь Дунаевский
Российская газета
Ведал, что творил

 

 

 

 

Реклама от YouDo
Автосервис в Сергиевом Посаде: взято https://youdo.com/auto/geo/sergievposad/ >>
Транспортные услуги: http://perevozki.youdo.com/country/geo/noviyurengoy/, смотреть тут.
Муж на час в районе метро Кузнецкий мост: http://remont.youdo.com/minor-repair/muzh-na-chas/geo/kuznetskiy/.
 
РЕКЛАМА ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ АККРЕДИТАЦИЯ ПРЕСС-СЛУЖБ

ЭКСПОРТ НОВОСТЕЙ/RSS


© Aviation Explorer