Проекты в стадии НИР


Проект РОЙ

Основной научной задачей проекта РОЙ является 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 обьемов данных до их передачи на Землю, позволяющий существенно сократить затраты на прием, хранение и наземную обработку телеметрической информации.
В 1999 г. был сформирован круг основных и сопутствующих научных задач проекта РОЙ, проведен предварительный отбор методов измерений, их моделирование и расчет технических параметров.

Научные эксперименты
В рамках проекта ведется проработка эффективного использования традиционных методов исследований, проводится выбор наиболее современной научной аппаратуры для реализации ключевой идеи проекта - многоточечных мелкомасштабных измерений. Разработанная в последнее время научная аппаратура (как отечественная, так и зарубежная) позволяет проводить такие измерения с высокой информативностью, высоким временным и пространственным разрешением при минимальных энергопотреблении и массе.
Одним из важнейших экспериментов является многолучевая радиотомография неоднородностей плотности плазмы. В 1999 году был проведен анализ применимости данного метода в условиях низких концентраций плазмы, рассчитаны необходимые уровни и конфигурации сигнала, дана техническая оценка порогов чувствительности регистрирующей аппаратуры. Проведен анализ возможностей различных методик выделения информационного сигнала, в частности признано перспективным использование методов узкополосного приема сигналов и мультиспектрального анализа в случаях низкого уровня сигнала на приемных антеннах субспутников. Разработана модель восстановления трехмерного изображения плазменных неоднородностей по данным измерений. Компьютерное моделирование метода радиотомографии позволило определить оптимальные технические параметры эксперимента и оптимальное пространственное взаиморасположение спутников группировки проекта.
Таким образом, в проекте РОЙ планируется обеспечить комплексный подход для исследования явлений турбулентности плазмы в ключевых областях магнитосферы.

Параметры орбиты
Одной из важнейших задач на данном этапе проекта РОЙ является задача определения оптимальной орбиты спутников проекта РОЙ.
Максимум интегральной радиационной дозы при заданном апогее оказывается при перигеях в 2-3 тысячи км, и обусловлен влиянием внутреннего пояса жесткой радиации. Как показал опыт проекта ИНТЕРБОЛ-2, двукратное за орбиту пересечение этого пояса при меньших высотах перигея приводит к значительным пиковым значениям радиационной дозы, что представляет серьезную опасность для бортовой электроники. С другой стороны, уже при перигее в 4 тысячи км наблюдается значительное падение интегральной дозы радиации, а на уровне 5 тысяч км. падение достигает 6-8 раз (с 4-5 рад/сут. до 0.5-0.8 рад/сут.), и слабо меняется при дальнейшем увеличении перигея.
Для эффективного решения навигационной задачи проекта в качестве приоритетной системы выбрана спутниковая система GPS/ГЛОНАС. Сделанные оценки показали, что на выбранной орбите группировка спутников проекта будет находиться в навигационном поле этой системы в течение времени, достаточного для сбора всех параметров, необходимых для точного определения орбиты и взаиморасположения аппаратов с помощью бортовых вычислительных средств.
Таким образом, оптимальной орбитой проекта РОЙ является орбита с апогеем ~ 100 тысяч км., перигеем 5 тысяч км. и углом наклонения к эклиптике 62.8 градусов.

Техническая разработка
За прошедший год были сделаны оценки параметров технических средств, служебных комплексов и систем, необходимых для решения поставленных в проекте задач и реализации в полном объеме предложенных научных методов.
Разработана базовая концепция архитектуры бортовых вычислительных устройств, средств наземной обработки и распределения информации. Мощный центральный процессор для решения задач навигации, управления, сбора и обработки информации, бортовая память объемом от 10 Гбайт на базе жестких дисков (что доказало свою эффективность в проекте ИНТЕРБОЛ) позволят проводить запись измеряемых параметров с высоким разрешением и сохранять на борту значительный объем информации.
Рассматриваются также варианты применения на борту оптоволоконных связей для организации информационной шины с целью уменьшения энергопотребления и повышения уровня помехозащищенности.
Для обеспечения связи спутника-БАЗЫ с наземной станцией приема предполагается использование существующих радиотрактов на частоте 8.2 ГГц, с повышением информативности до 2 Мбит/сек. Разработана модель такого радиотракта.
Разработка комплекса наземной обработки, передачи и архивации данных ведется на базе современных сетевых решений с применением WEB-технологий.
Ведется активная работа по изучению возможностей разработки и создания спутника-БАЗЫ с кругом возможных соисполнителей (КБ "Арсенал", СПб; НИИЭМ, г.Истра; НПО им.Лавочкина, г.Химки). НИИЭМ представил инженерную записку о возможности реализации поставленной задачи. В течение года ведется работа по поиску кооперации для создания микроспутников. Велись переговоры с национальными космическими агентствами Германии и Швеции.

Научные задачи проекта РОЙ, и предложенные методы их решения являются уникальными и вызвали серьезную заинтересованность в отечественных и зарубежных научных кругах. В реализации проекта изъявили желание участвовать представители космического агентства Германии, ученые Франции, Австрии и некоторых других европейских стран.
В 1999 году, в рамках выделенного финансирования, по проекту были выполнены следующие работы : (Научный руководитель проекта РОЙ Профессор Ю. И. Гальперин, тел.333 1422, e-mail: ygalperin@romance.iki.rssi.ru)

Проект ИНТЕРГЕЛИОЗОНД

Основной целью НИР является детальная проработка научных и проектных аспектов комплекса научной аппаратуры для исследования физических свойств космического пространства в околосолнечной области в рамках проекта ИНТЕРГЕЛИОЗОНД, головным по которому является ИЗМИРАН. Дополнительной целью является исследование планеты Меркурий, в рамках балистических возможностей миссии.
Задачами НИР являются: Научным соруководителем от ИКИ РАН является академик Галеев А.А.
Целью выполнения НИР в 1999 году является определение состава научной аппаратуры для локальных измерений. На настоящий момент приборный состав окончательно не определён.
Работы по НИР ведутся с лета 1999 года. Работа находится в начальной стадии, объём работ 1999 года выполнен полностью. К концу 1999 года ожидается 100% финансирование.
Дата запуска: 2005г.

Проект АНИЗОТРОПИЯ

Целью проекта является исследование анизотропии космологического реликтового излучения в средних и малых угловых масштабах с борта космического аппарата.
За истекший период по НИР АНИЗОТРОПИЯ прведены следующие работы:

Проект ГРОТ
Геостационарный радиационно-охлаждаемый телескоп.

С целью определения состояния техногенного загрязнения геостационарных орбит, наблюдений астероидных и кометных тел в районе орбиты Земли и астрофизических исследований в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах разрабатывается попутный эксперимент ГРОТ на геостационарном метеорологическом ИСЗ "Электро" с радиационно-охлаждаемым телескопом. Четырехзеркальный 15-см криотелескоп со светосилой 1:1,8, полем зрения 5o и угловым разрешением 2'-20'' может длительное время охлаждаться при помощи радиационного холодильника (РХ), прототип которого обеспечивал на ИСЗ "Электро" температуру фотоприемников около 75 К более трех лет. При трехосной ориентации оптической оси метеоприборов на Землю телескоп, установленный внутри радиационного холодильника под углом ~30o относительно направления на полюс, будет каждые сутки сканировать полосы вдоль кругов со склонением ~60° в северном и южном полушарии соответственно зимой и летом. Предельная звездная величина для современных ПЗС-камер составит V ~ 16 зв.вел. и K ~ 12 зв.вел., а для объектов результирующей односуточной карты неба на ~ 2 зв.вел. лучше. Возможно применение привода, позволяющего изменять склонение наблюдаемой полосы, а также привода для повторной регистрации сканируемых участков и выделения движущихся объектов - оба на основе испытанных узлов. Проект может предшествовать запускам более дорогих специализированных КА. [http://IRLab.iki.rssi.ru/GROT]
Выпущено "Обоснование ОКР по разработке и летным испытаниям приборного комплекса ГРОТ с проектом технического задания на эксперимент. Проработана схема установки телескопа на спутнике. Телескоп размещается на КА в транспортном положении и переводится в рабочее после выведения на орбиту и включения систем КА. Эта же система может быть использована для наведения телескопа в экваториальную зону неба при экранировании от Солнца корпусом КА (несколько часов в сутки). НПП ВНИИЭМ и ИКИ РАН имеют большой опыт в реализации платформ и следящих приводов. Общая масса телескопа с учетом привода по проектным данным вписывается в возможности КА и модифицированной разгонной ступени.
Ориентация КА контролируется трехосной гиродинной системой. Погрешность ориентации по крену и рысканью не более 10', а по тангажу 5', причем для съемок Земли имеется более тонкий режим. Угловые скорости КА не больше 0,001° /с (не считая периодов перекладки солнечных панелей 4 раза в сутки). "Смаз" изображения за время экспозиции при такой стабилизации намного меньше углового разрешения на пиксель ~20".
Блоки электроники, включая управление РХ и приводом и микропроцессор, установлены на раме КА рядом с оптическим блоком (РХ и телескоп). Информация с ПЗС-матриц V- и K-полосы вместе с показаниями температурных датчиков и другими контрольными параметрами обрабатывается, форматируется, накапливается в памяти и по внешним командам передается на Землю между сеансами метеоинформации (от 24 до 48 раз в сутки). Космический комплекс ГОМЗ-Электро включает наземные средства приема и обработки изображений. Информация будет передаваться главным образом в сжатом виде (коэффициент сжатия от 100 до 1000), за исключением отдельных порций первичных данных. Возможна организация приема информации в ИКИ аналогично станции приема со спутников NOAA.

Схема проведения эксперимента на ИСЗ ГОМС-Электро. Радиационный холодильник (ось Y) всегда ориентирован в полюс мира, а ось -Z - к центру Земли. Ось телескопа A осматривает каждые сутки в диапазонах V и K полосу шириной 2-5o (зимой в северной и летом - в южной полусферах).

В настоящее время, разработан и изготовлен макет объектива расчитанный на работу при низких температурах (вплоть до 2 К). Проведены исследования объектива в нормальных условиях подтвердившие его расчетные характеристики. Испытания при рабочей температуре (75 К) на стенде изготовителя (НИИКО ВНЦ "ГОИ им.С.И.Вавилова) не проводились из-за недостаточного финансирования. В 1999г. разработана схема "астрономического стенда" для тестирования охлажденного жидким азотом телескопа по звездам при натурном моделировании обзора. Проведено натурное моделирование обзора неба.
Работа финансируется Министерством науки и технической политики РФ в рамках гранта ИКОН "Исследование возможности создания криогенного инфракрасного телескопа для регистрации астрономических и околоземных тел".
Возможная дата запуска 2005 г. (Маслов И.А., тел.333-40-11, Е-mail: imaslov@iki.rssi.ru)

Наверх
На главную страницу