В начале 2021 года Россия запустила на орбиту первый спутник "Арктика-М" для мониторинга климата арктического региона. Для того, чтобы он мог собирать новые данные о Земле на уникальной высокоэллиптической орбите, его оснастили модернизированным гелиогеофизическим комплексом ГГАК-ВЭ. Конструктор бортовой аппаратуры этого комплекса, начальник отделения "Российских космических системАлексей Ковалев рассказал в интервью РИА Новости об особенностях нового прибора, перспективах развития арктической группировки российских спутников, а также о том, какие новые технологии применяются при их создании, и какие прогнозы можно делать с помощью новых космических аппаратов. 

– Для чего нужен ГГАК-ВЭ на космических аппаратах "Арктика-М"? 

– ГГАК-ВЭ нужен для прогноза "космической погоды", то есть отклонений магнитного и радиационного полей, вызванных активностью Солнца. Магнитное поле защищает Землю от космической радиации, а его изменения влияют на аппаратуру навигации, связи, авионики, на работу электроэнергетики, эксплуатацию трубопроводов, аэромагнитную съемку, бурение скважин, на радиационную безопасность при авиаперелетах, а также приводят к серьезным биомедицинским последствиям для человека.   

- Как это прявляется? 

– Наиболее часто это северные сияния в полярных областях. С точки зрения физики, заряженные частицы из космоса сталкиваются с ионами газов в верхних слоях атмосферы и ионосфере. Интенсивность их зависит от магнитного поля. Последствием таких магнитных бурь могут быть аварии энергосистем. Например, в 1989 году из-за мощного взрыва на Солнце большой объем ионизированного газа достиг Земли, образовав северное сияние, которое было видно вплоть до Техаса и Кубы. На фоне этого завораживающего явления, шесть миллионов жителей Квебека в Канаде оказались в темноте – энергосистема не справилась с перегрузкой, были выбиты все пробки, и 12 часов ее не могли восстановить.  
​​
Созданная в РКС бортовая аппаратура оперативно регистрирует изменения магнитного и радиационных полей, позволяет научиться предсказывать их возникновение и минимизировать их негативные последствия. В перспективе возможно создать систему аварийных предупреждений обо всех аномальных явлениях, которые зарождаются в космосе. С помощью проводимых в космосе измерений возможно будет даже оценивать вероятность появления северных сияний с прогнозом широт, на которых их можно наблюдать. 

– Насколько долгосрочным может быть такой прогноз? 

– Сегодня наша аппаратура дает опережающий прогноз данных на 4 часа, а в перспективе эта цифра может значительно вырасти – до периода в 2-4 суток. 

– Как сегодня работает система, как собираются данные? На Землю они передаются в реальном времени? 

– При мониторинге данные со спутника нужны в реальном времени. Для аппарата "Арктика-М" №1 такая опция доступна только на "рабочем" верхнем участке орбиты сложной эллиптической формы. Но измерения ведутся непрерывно, а накопленная информация передается на Землю, когда открывается "окно", при специальном высокоскоростном сбросе. 

Когда система "Арктика" расширится до двух аппаратов, спутники будут следовать друг за другом в противофазе, непрерывно вести наблюдения за территорией России в полярных районах и непрерывно передавать данные. Такой объем позволит впервые в истории проводить оперативный полномасштабный мониторинг и делать прогноз как обычной, так и "космической" погоды в полярной зоне, то есть в зоне магнитного полюса. 

Первые два аппарата должны работать с разнесением по орбите на 180 градусов, с рабочим участком, находящимся преимущественно над российской частью Северного Ледовитого океана. Орбита третьего и четвертого аппаратов будет такой же по форме, но в другой плоскости, для съемки и измерений уже над противоположной частью Северного Ледовитого океана – над территорией Канады и Гренландией.

Любопытно, что раньше эта орбита использовалась только для задач коммуникации и связи. Например, прямой телеэфир на территорию СССР в ходе Олимпиады-80 реализовывался с этой орбиты с использованием наземных поворотных антенн сети "Орбита". Сейчас для задач телевещания и связи используются спутники на геостационарной орбите, которые занимают постоянную точку вдоль экватора Земли и не требуют для приема сигнала поворотных антенн. 

– Где на Земле обрабатывается переданная информация? 

– Вся собранная информация направляется со спутника напрямую в институт Росгидромета – Институт прикладной геофизики, где декодируется и анализируется. Туда же передаются и данные со спутников на других орбитах, в том числе низкоорбитальных серии "Метеор-М" и геостанционарных серии "Электро-Л". 

– Из каких приборов состоит гелиогеофизический аппаратурный комплекс ГГАК-ВЭ? 

– Гелиогеофизический комплекс "Арктики" состоит из магнитометра, который каждую секунду проводит измерения магнитного поля на высоте орбиты, а также двух приборов контроля радиационной обстановки. Мозг комплекса – цифровой интерфейсный блок, обеспечивающий прием и исполнение команд, запись и передачу данных. 

Аппаратура модернизирована, она получила больше измерительных диапазонов, чем гелиогеофизические аппаратурные комплексы для других орбит. Это позволяет получать большие объемы информации от "Арктики-М" №1. 

– Какие измерения этот спутник будет проводить впервые? 

– Нижняя часть витка "Арктики-М" проходит через неблагоприятную зону радиационных поясов Ван-Аллена. Это область ближайшего космического пространства, в которой накапливаются электроны и протоны, здесь самая жесткая радиация в околоземном пространстве. Другие космические аппараты летают либо ниже (МКС и наноспутники), либо выше этого пояса (спутники связи, навигации). 

Регулярных данных и прямых измерений радиации в этих поясах крайне мало, наше оборудование позволит впервые получить данные в большом и регулярном объеме. Это даст качественный скачок в изучении явлений в самых агрессивных околоземных поясах для понимания физических процессов в окрестностях Земли. 

– В чем новизна приборов ГГАК-ВЭ? 

– Подобные приборы традиционно изготавливали академические организации. Для них это была непрофильная деятельность, и приборы создавались энтузиастами в единичных экземплярах. Изменить такой подход потребовалось после того, как в 2015 году была поставлена цель развертывания космических систем "Метеор-М", "Электро-Л" и "Арктика-М" из нескольких аппаратов (в рамках Федеральной космической программы 2015-2025). 

С учетом производственных и испытательных мощностей, компетенции в проверках электронно-компонентной базы производство комплексов было поручено "Российским космическим системам". В результате изменена кооперация, обеспечивается одновременное производство нескольких комплексов. 

– Какие гелиогеофизические приборы разрабатывались специально для этого спутника? 

– Магнитометр для "Арктики-М" применен впервые, далее он будет устанавливаться на все перспективные российские метеорологические космические аппараты.   

Большинство приборов этого гелиогеофизического комплекса являются разработками последних лет и уже используются на других космических аппаратах. Например, в 2019 и 2020 годах на спутниках "Метеор-М" №2-2 и "Электро-Л" №3 успешно прошли летные испытания блок накопления данных и детектор галактических космических лучей. В результате эти приборы унифицированы для всех российских метеорологических спутников.  

– Какие перед вами стояли технические задачи?

– Одной из важнейших задач при производстве измерительных приборов стало метрологическое обеспечение работ. Это потребовало тщательного подхода к планированию наземных испытаний. В ведущих российских метрологических организациях была проведена калибровка всех измерительных приборов. Для этого были задействованы уникальные испытательные установки ВНИИМ им. Менделеева, ИЯФ СО РАН, ВНИИФТРИ. Для комплексов предыдущего поколения в полном объеме такие работы не финансировались и не проводились. 

На спутнике большинство приборов термостабилизированы для обеспечения точности и долговременной работы регистрирующей аппаратуры, в том числе с использованием двухступенчатой системы обеспечения теплового режима. Два контура нагрева внутри и снаружи космического прибора существенно улучшают его точностные характеристики. К тому же это исключает преждевременную деградацию приборов из-за циклических перепадов температур. 

– В надежности приборов уверены? 

– На Земле невозможно полностью воспроизвести условия космического полета. Особенно это касается работы аппарата на эллиптической орбите, проходящей через агрессивные радиационные пояса. Испытания на Земле последовательно имитируют факторы, которые в космическом пространстве действуют одновременно. Либо создается глубокий вакуум и диапазон температур в условиях открытого космоса, либо имитируется солнечное излучение и радиация. 

Сейчас "Арктика-М" №1 проходит летные испытания для подтверждения характеристик аппаратуры в реальных условиях полета до окончательной ее передачи потребителю – службам Росгидромета. Результаты этих испытаний позволят сделать окончательные выводы. 

– Сколько эти приборы смогут проработать на орбите? 

– Техническое задание с учетом специфики орбиты, проходящей через радиационные пояса, предполагает работу спутника в течение семи лет. При этом сегодня работают приборы комплекса ГГАК на космическом аппарате "Метеор-М" №1, запущенном еще в 2009 году. Расчетный срок службы превышен для них более чем в два раза. Механических и иных ограничений у нас нет, в том числе по расходу рабочего тела и газов.  

​– В каком направлении может пойти развитие оборудования? 

– Общая текущая задача ближайших лет – развертывание полноценной группировки метеорологических космических аппаратов на трех орбитах. Три аппарата серии "Электро-Л" на геостационарной, четыре аппарата серии "Арктика-М" на эллиптической, и четыре аппарата серии "Метеор-М" на низкой орбите.  

© Фото : предоставлено пресс-службой РКС

Источник: www.ria.ru

Похожие новости

  • 10/03/2021

    На дно за чёрной дырой

    ​Одним из самых значимых событий Года науки должен стать пуск гигантского нейтринного телескопа на озере Байкал. Он должен состояться 12 марта. О значении этой установки для российской и мировой науки "РГ" рассказал заместитель директора Лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований доктор физико-математических наук Дмитрий Наумов.
    483
  • 20/04/2021

    «Экран ФЭП»: экологичная конкуренция, сотрудничество с государством и симбиоз с наукой

    Новосибирск занимает уникальное место на карте мирового рынка электронно-оптических преобразователей (ЭОП), применяемых в приборах ночного видения. Здесь сосредоточены три из четырех российских (а это примерно половина всех мировых) предприятий, выпускающих эти устройства.
    435
  • 09/06/2021

    Андрей Миронов: Будущее приборов ночного видения – технологии, расширяющие границы

     Российские инженеры постоянно работают над расширением возможностей человека. О том, как новые проекты в сфере ночного видения и научные разработки воплощаются в жизнь на сибирском предприятии, о специальном и гражданском применении электронно-оптических преобразователей, о будущем отрасли и уникальном опыте ЗАО «Экран ФЭП» рассказал директор по исследованиям и разработкам Андрей Миронов.
    134
  • 27/11/2020

    NICA - машина времени во Вселенной

    ​​​​Знаменитый Большой адронный коллайдер, построенный в ЦЕРНе близ Женевы — самая крупная экспериментальная установка в мире. Благодаря ей был открыт бозон Хиггса, изучены свойства топ-кварков, адронов и других частиц, поставлено несколько оригинальных экспериментов, посвященных физике космических лучей.
    664
  • 19/03/2015

    Что вырастим, то вырастим: 3D-индустрия

    ​В стакан с песком мы кольцами, одно поверх другого, наливаем клей, он застывает, затем снова и снова льем клей и подсыпаем песку... Потом отряхиваем лишнее и получаем нечто вроде трубы. Заменим песок специально подготовленным порошком из металла, керамики или композита, струйку клея - лучом лазера или потоком электронов, а собственную руку - системами точного, до микрон, позиционирования и интеллектуального управления.
    1957
  • 17/03/2021

    «НЗПП с ОКБ»: «Главное сейчас — найти свою нишу»

    Новосибирский завод полупроводниковых приборов с особым конструкторским бюро готовится увеличить выпуск полупроводников с 30% от общего объема продукции до 50%. О новых разработках, техническом перевооружении завода, взаимодействии с вузами и научным сектором, а также нюансах выхода на рынок массовой продукции «Континенту Сибирь» рассказали генеральный директор АО «НЗПП с ОКБ» Владимир  Исюк и профильные эксперты предприятия.
    1014
  • 24/05/2021

    ​Новосибирские изобретатели создали «умные часы» для отслеживания засыпания водителей за рулем

    ​Новосибирские изобретатели создали «умные часы», позволяющие контролировать состояние водителя. О разработке «ДК» рассказал генеральный директор компании «Элрон» Иван Лебедев. Примерно четверть ДТП в мире происходит, согласно данным экспертов, по причине засыпания водителей за рулем.
    700
  • 19/09/2019

    Большие данные — большие вызовы

    ​В рамках VII Международного форума технологического развития «Технопром» обсудили возможности использования больших данных для науки, бизнеса и государства. В настоящий момент все они нуждаются в эффективных цифровых инструментах для решения широкого круга задач.
    1153
  • 27/10/2020

    Ученый ТПУ рассказал, как наука в вузах может приносить миллионы и решать проблемы людей

    ​​Кандидат технических наук Дмитрий Седнев также рассказал о разработках для первого термоядерного экспериментального реактора, который собирается во Франции, и о том, зачем нужно делать УЗИ роботамДмитрию Седневу всего 31 год, и к этому времени он успел стать кандидатом технических наук, возглавить направление неразрушающего контроля в Томском политехническом университете (ТПУ) - одном из сильнейших в России и мире и заполучить контракты для контроля качества материалов на крупнейшем проекте за всю историю человечества в сфере энергетики.
    383
  • 20/04/2021

    Как ловят нейтрино на дне Байкала

    ​Пока вы читаете эти строки, сквозь вас "пролетают" миллиарды нейтрино. Некоторые из них родились в недрах Солнца, другие образовались в атмосфере, третьи проделали невероятный путь из самых отдаленных уголков Вселенной.
    399