|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Научные и образовательные итоги двухлетнего космического полёта спутников Сириус-Саттезисы доклада
- Авторы: Богомолов В.В., Богомолов А.В., Дементьев Ю.Н., Еремеев В.Е., Жарких Р.Н., Июдин А.Ф., Оседло В.И., Прохоров М.И., Свертилов С.И.
- Сборник: Сборник тезсов Первой международной конференции по космическому образованию "Дорога в космос"
- Тезисы
- Год издания: 2021
- Место издания: ИКИ РАН Москва
- Первая страница: 55
- Последняя страница: 57
- Аннотация: Спутники СириусСат-1 и СириусСат-2 были запущены космонавтами с МКС 15 августа 2018 года и успешно функционировали на орбите до входа в плотные слои атмосферы 9 декабря 2020 года. Работа по созданию этих спутников проводилась при активном участии школьников в ходе смены «Большие вызовы» образовательного лагеря Сириус в 2017 г, проработка методики космического эксперимента продолжилась там же летом 2018 года. Платформу для спутников, выполненных в стандарте кубсат 1U+, предоставила частная российская компания «Спутникс». Разработка полезной нагрузки, предназначенной для изучения космической радиации, проводилась под руководством сотрудников НИИЯФ МГУ. Ход работ по созданию спутников и первые результаты были доложены на конференции «Дорога в космос» в октябре 2019 г. и подробно изложены в опубликованных тезисах этой конференции [1]. В данной работе будут более подробно рассмотрены научные результаты космического эксперимента, в получении которых принимали участие студенты и школьники, а также использование данных миссии СириусСат для космического образования после её успешного завершения. Многослойный сцинтилляционный детектор, установленный в качестве полезной нагрузки спутников СириусСат [2], осуществлял раздельную регистрацию заряженных частиц и гамма-квантов в диапазоне энерговыделений 0.3 – 3 МэВ. Он выполнен на основе оптически соединенных слоёв пластического сцинтиллятора и кристаллов CsI(Tl) и CsI(Na), просматриваемых двумя фотоэлектронными умножителями. Чувствительная площадь детектора составляет ~4 см2. Полезная нагрузка имеет собственную энергонезависимую память, в которую записывает научные данные в двух основных форматах: ежесекундный мониторинг, представляющий собой скорости счета детектора в нескольких каналах, и подробный формат «Массив», в котором запоминается энергии каждой зарегистрированной частицы или кванта, а также момент времени соответствующего взаимодействия с микросекундной точностью. Орбита, на которую были запущен спутники СириусСат, имеет наклонение ~52о и высоту ~400 км. С учетом этого основной научной задачей эксперимента является исследование вариаций потоков частиц в зоне высыпаний электронов между внешним и внутренним радиационными поясами Земли, в так называемой зоне «зазора» [2]. Динамика поведения электронов в зазоре в значительной степени связана с их взаимодействием с ОНЧ волнами, возникающими во время грозовой активности в экваториальной области. Если такая точка зрения справедлива, то должна также наблюдаться и тонкая временная структура высыпаний на миллисекундном масштабе времени, сопоставимом со временем распространения сгустка высыпающихся электронов вдоль силовой линии магнитного поля. Проведение тонкого временного анализа для квази-захваченных и высыпающихся электронов в зазоре является одной из главных задач научной аппаратуры КА СириусСат. Для исследования описанных выше явлений требовалось получение непрерывных рядов данных как можно большей длины, относящихся к интересующим исследователя областям. После завершения лётных испытаний, начиная с декабря 2018 г. сеансы связи для работы с полезной нагрузкой проводились регулярно силами сотрудников НИИЯФ МГУ с помощью дистанционного подключению к компьютерам ЦУП, расположенным в Сколково. До июня 2019 года работа велась путём подачи необходимых команд оператором непосредственно во время сеанса связи. В последующее время, после доработки сотрудниками компании «Спутникс» программного обеспечения ЦУП, появилась возможность закладывать в компьютер ЦУП список команд и моменты времени их подачи заранее, в виде циклограммы для автоматического выполнения. Кроме удобства, связанного, например, с отсутствием необходимости проведения работ в ночное время, появилась возможность автоматизированного составления циклограмм с помощью программы, анализирующей поступившую с ПН информацию. Такая программа, написанная в НИИЯФ МГУ, определяет, какие из блоков данных были по тем или иным причинам потеряны, и составляет команды запросов на повторную передачу этих блоков, хранящихся в памяти прибора. В результате реализуется возможность эффективно, за несколько сеансов связи, передать на Землю ряд мониторинговых данных без пропусков, а также передать все без исключения события, записанные в формате «Массив», относящиеся к интересующему исследователя интервалу времени. Следует отметить, что возможность дистанционного проведения сеансов связи была использована в ряде мастер-классов для школьников, во время которых вместе с лекциями на тему физических явлений, связанных с радиацией в околоземном пространстве, проводились демонстрации управления спутниками СириусСат в реальном времени. Более того, школьникам и студентам предоставлялась возможность самостоятельно запрограммировать автоматические сеансы связи. Например, такая работа была реализована осенью 2019 года на форуме «Проектория» в Ярославле: группа учащихся должна была разработать циклограмму, в ходе которой полезная нагрузка должна была включиться в заранее рассчитанный момент времени для проведения измерений, после чего спутник должен был передать свежие данные, которые нужно было сразу проанализировать. Проведение подобной практики для старшеклассников стало возможным, поскольку система команд космических аппаратов СириусСат и их полезной нагрузки имела достаточную степень зашиты от ошибочных действий: даже самые нелепые последовательности команд не могли привести к серьёзным сбоям в работе спутника. Анализ быстрой переменности потоков электронов в области зазора стал предметом студенческой научной работы, по которой в начале июня 2021 г. на кафедре физики космоса физического факультета МГУ состоялась защита диплома бакалавра. В этой работе анализировались данные спутника СириусСат-1, собранные в области зазора в пособытийном формате. Автор провёл проверку случайности наблюдаемых быстрых вариаций потока электронов методом RS-анализа, по результатам которой был сделан вывод об избыточной переменности потока в области характерных времен ~0.5 c, наблюдавшейся в ряде случаев. Ещё один уникальный научный результат эксперимента на спутниках СириусСат связан с тем, что их детекторы частиц оставались работоспособными вплоть до последнего дня миссии. Данные, собранные и переданные на Землю за 10 часов до входа спутника в плотные слои атмосферы, относятся к высоте ~200 км. Они уникальны, так как космические аппараты на такие высоты не запускаются, при этом подавляющее большинство спутников, оказывающихся на подобных высотах в конце полёта, уже не способно проводить измерения. Предварительный анализ показывает постепенное уменьшение наблюдаемых потоков в области внутреннего радиационного пояса примерно на порядок при уменьшении высоты на 50 км. Аналогичные результаты получены также для внешнего пояса и областей квазизахвата электронов. На сервере космической погоды НИИЯФ МГУ http://swx.sinp.msu.ru организован свободный доступ к данным спутников «СириусСат». Пользователь может просмотреть временные ряды данных, относящих к интересующему его периоду наблюдений, в графическом виде с выбранным усреднением, после чего получить эти данные в виде файла, содержащего показания прибора вместе с привязанными к ним географическими и геомагнитными координатами. Это не только облегчает научную работу всех заинтересованных лиц, но и позволяет проводить на базе «СириусСат» практические учебные занятия по работе с космической информацией и изучению физики космоса, опираясь на реальные данные. В весеннем семестре 2020 года спутникам СириусСат была посвящена часть спецкурса «Планирование и проведение космофизического эксперимента на орбите» для студентов физического факультета МГУ. Накопленную информацию предполагается также использовать в специальном физическом практикуме, проводимом у студентов 3-4 курсов. Подобная работа студентов различных ВУЗов и школьников старших классов, интересующихся физикой космоса, помогает им получить практические навыки работы с космической аппаратурой и приобрести новые знания в области космической физики. Всё это способствует привлечению талантливой молодёжи к работам по освоению космоса.
- Добавил в систему: Богомолов Виталий Владимирович