Спутник "чибис-м" для изучения молний отстыковался от "прогресса". Микроспутник «Чибис-М» для изучения грозовый разрядов начал автономный полет Практическая задача «Чибиса-М»

Для изучения грозовых разрядов в атмосфере в автоматическом режиме отстыковался от грузового корабля "Прогресс М-13М", сообщил в среду РИА Новости представитель подмосковного Центра управления полетами (ЦУП).

"Малый космический аппарат с помощью пружины был вытолкнут из транспортно-пускового контейнера, установленного на "Прогрессе" и начал самостоятельный полет", - отметил собеседник агентства.

По его словам, момент запуска микроспутника был заснят на видеокамеру в автоматическом режиме.

"В случае получения качественного изображения, видеозапись запуска "Чибиса" будет распространяться в специализированной сети наземных школьных станций", - отметил собеседник агентства.

По его словам, ожидаемый эффект от проведения эксперимента - продвижение России на новый рынок космических товаров и услуг, связанным с созданием и эксплуатацией малых космических аппаратов, микро- и наноспутников XXI века.

Космический эксперимент "Исследования физических процессов при атмосферных грозовых разрядах на базе микроспутника "Чибис-М"" предназначен для детального изучения возникновения электрических разрядов в атмосфере в самом широком диапазоне энергий - от радио- до гамма-излучения.

Кроме сугубо научного, изучение этих явлений представляет и практическое значение. Сверхмощное гамма-излучение на высотах 10-20 километров 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.

Кроме того, сверхмощные одиночные радиоимпульсы обладают высокой мощностью практически во всем используемом диапазоне радиоволн (до 3 ГГц и выше) и могут служить удобным природным источником излучения для создания глобального мониторинга радиосвязи.

"Чибис" весит около 40 килограммов, масса его научной аппаратуры составляет около 12 килограммов. Разработку и изготовление микроспутника обеспечил Институт космических исследований (ИКИ) РАН. В рамках данной программы создана и наземная инфраструктура, обеспечивающая прием и обработку информации с "Чибис-М". Центр приема организован в Специальном конструкторском бюро космического приборостроения ИКИ РАН в городе Таруса (Калужская область).

Первым проектом программы научно-образовательных микроспутников стал запуск 26 ноября 2001 года российско-австралийского аппарата "Колибри-2000". Космический аппарат также был доставлен на борт МКС грузовым кораблем "Прогресс М1-7". В ночь с 19 на 20 марта 2002 года, через четыре месяца пребывания на МКС, после отделения грузового корабля микроспутник был выведен на самостоятельную орбиту.

"Колибри-2000" совершил 711 витков вокруг Земли и утром 4 мая 2002 года завершил свое существование в плотных слоях атмосферы над акваторией Тихого океана.

Представитель ЦУП также напомнил, что грузовой корабль-донор "Прогресс М-13М" в эту же ночь начнет самостоятельный спуск к Земле для последующего затопления в несудоходном районе Тихого океана.

"Включение двигателей "Прогресса" на торможение запланировано на 25 января в 06.27 мск, после чего в 07.18 мск не сгоревшие в плотных слоях атмосферы обломки космического грузовика приводнятся в Тихом океане", - отметил собеседник агентства.

Он также напомнил, что с космодрома Байконур на 26 января запланирован запуск к МКС следующего грузового корабля "Прогресс М-14М".

Сегодня попробовал послушать спутник "ЧИБИС", что-то молчит...?
Для информации, частоты спутника " ЧИБИС", позывной РС-39 и передает технологическую телеметрию на частотах 435.315 или 435.215 Мгц.

Немного поиска и оказывается вот, что:

20:38 10/08/2012

МОСКВА, 10 авг - РИА Новости. Российский научный спутник "Чибис-М" в конце июля из-за ошибочной команды остался без электроэнергии - аппарат вышел в "безопасный режим", научные приборы на борту были выключены, однако сейчас все последствия сбоя устранены и аппаратура работает нормально, сообщил РИА Новости руководитель полета спутника, сотрудник Института космических исследований РАН Владимир Назаров.

"Была нештатная ситуация, прошла неправильная команда, что привело к работе системы ориентации в неправильном режиме и нарушению энергетического баланса - энергии стало поступать меньше, чем расходовалось. Сработала автоматика, которая начала потихоньку отключать научные приборы, некоторые некритичные системы. У нас есть аккумуляторы, которых хватает на пару-тройку дней. Мы разобрались быстрее. Ничего страшного не произошло", - сказал Назаров.

Микроспутник "Чибис-М" был запущен с борта грузового корабля "Прогресс М-13М" в конце января 2012 года. Он и орбитальный радиотелескоп "Радиоастрон" ("Спектр-Р") - сейчас единственные работающие на орбите российские космические аппараты научного назначения. "Чибис-М" предназначен, в первую очередь, для изучения грозовых явлений в атмосфере, точнее, для изучения гамма-излучения, возникающего при разрядах молний.

Как сообщил РИА Новости руководитель отдела спутниковых технологий ИТЦ "СканЭкс" Станислав Карпенко, отвечающий за систему ориентации спутника, 27 июля из-за ошибки в циклограмме, которую заложили на борт спутника, аккумуляторы начали разряжаться быстрее, чем заряжаться из-за того, что электрическая нагрузка оказалась больше, чем приходило от солнечных батарей.

© ИКИ РАН
Микроспутник "Чибис-М"

"Причем это случилось на так называемых глухих витках, когда спутник на несколько часов уходит из зоны видимости", - сказал Карпенко.

Назаров пояснил, что неправильная команда вывела аппарат из солнечной ориентации, и солнечные батареи встали вдоль направления на Солнце. Возник дефицит энергии, и автоматика начала выключать потребителей.

"Спутник как бы законсервировал себя. Потом в следующем сеансе мы его начали постепенно включить, вводить в связь. Сейчас все штатно работает, сегодня ночью в 02.39 мск был последний сеанс связи, все вполне успешно, вся аппаратура работает", - сказал собеседник агентства.

По словам Карпенко, после сбоя специалистам понадобилось некоторое время, чтобы восстановить "сбитые" настройки, однако научную аппаратуру после сбоя включили буквально на следующий день, сразу после того, как произошло первичное восстановление системы.

"Система ориентации до позавчерашнего дня работала не совсем стабильно. Мы провели процедуры по восстановлению, сейчас должно по идее все "заиграть", - сказал он.

"Ничего страшного не произошло. За исключением нашей нервозности в течение того времени, когда мы пытались понять, что произошло, из-за чего это произошло", - добавил Назаров.

Одна из главных задач "Чибиса" - зафиксировать гамма-всплески, которые возникают в процессе молниевого разряда. По направлению к Земле, гамма-излучение поглощает атмосфера, но в космос оно проходит свободно и может быть зарегистрировано приборами, устанавливаемыми на космических аппаратах.

Микроспутник был создан в Институте космических исследований РАН совместно с другими научными организациями. Масса аппарата - всего 40 килограммов, из которых примерно треть ушло - комплекс научной аппаратуры "Гроза". В его состав входят детекторы рентгеновского, гамма-, ультрафиолетового и радиоизлучения (30-50 МГц), генерируемые при грозовом разряде на высоте 13-20 километров.

Приблизительная стоимость спутника - 45 миллионов рублей.

«Чибис-М» — первый микроспутник планируемой серии малых аппаратов, которая создается Российской академией наук на базе универсальной микроспутниковой платформы «Чибис», разработанной в Специальном конструкторском бюро космического приборостроения Института космических исследований РАН. Целями проекта было изучение молниевых разрядов из космоса. В частности, исследователи хотели проверить теоретическое предположение о том, что, собственно, вызывает молнии, которое было предложено академиком Александром Гуревичем из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН.

На борту «Чибиса-М» массой порядка 40 кг (в том числе 10,8 кг научной аппаратуры) была впервые собрана аппаратура для изучения высотных атмосферных грозовых разрядов в широком диапазоне электромагнитного излучения: от радио- до гамма-диапазона, — и того, как грозы влияют на состояние ионосферы, то есть, фактически, определяют «космическую погоду» около Земли.

Автономная работа микроспутника «Чибис-М» началась 25 января 2012 года после выхода из транспортно-пускового контейнера грузового корабля «Прогресс М-13М». «Чибис-М» находился на круговой орбите высотой около 500 км и наклонением 52 градуса. Первоначально предполагалось, что аппарат будет работать на орбите в течение как минимум одного года — таким образом, «Чибис-М» превысил заявленный срок службы в 2,5 раза. Однако аппарат постоянно слегка снижал орбиту из-за трения об остатки атмосферы. Баллистические расчеты показывали, что в конце 2014 — начале 2015 года снижение станет критическим, из-за чего «Чибис-М», войдя в более плотные слои атмосферы, сгорит.

Точная дата постоянно корректировалась из-за достаточно активного поведения Солнца, разогревающего атмосферу Земли. Последняя информация с микроспутника была получена утром 15 октября, когда высота его орбиты составляла около 180 км. По результатам последнего уточнения (вечер 15 октября) спутник вошел в плотные слои атмосферы 15 октября примерно в 17 часов 57 мин UTС в окрестности самой южной части Южной Америки (высота примерно 80 км).

До сегодняшнего дня со спутником было проведено 987 сеансов управления и 857 сеансов сброса научной информации. Общий объем полученных данных составил 24,8 Гб. Многие из них еще предстоит обработать, но главные результаты работы спутника — это регистрация более 800 радиовсплесков, которые интерпретируются как молниевые разряды. Около 300 и з них сопровождаются ультрафиолетовым излучением. Кроме этого получены свидетельства в пользу того, что после грозового разряда генерируется и гамма-излучение, однако, по словам разработчиков, чтобы уверенно говорить о взаимосвязи, требуются более чувствительные гамма-детекторы. По характеру радиоизлучения стало понятно, что молниевый разряд — это многомасштабный процесс, и надо учитывать эти особенности и в теоретических моделях, для которых «Чибис-М» уже представил

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 (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 . — 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 . 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 ( , вариант CubeSat) и Taranis ( 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 , 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.

Носит название «Исследования физических процессов при атмосферных грозовых разрядах на базе микроспутника «Чибис-М» с использованием грузового корабля «Прогресс»». Задача аппарата - детальное изучение электрических разрядов в атмосфере практически во всем диапазоне излучений, от радио- до гамма-диапазона. Эта задача имеет несомненную практическую важность. Мощное гамма-излучение на высотах порядка 10-20 километров представляет опасность для экипажей и пассажиров самолетов. Более того, гамма-лучи, достигающие Земли, могут представлять опасность для людей даже на поверхности планеты. А вот изучение в радио-диапазоне может оказаться для создания системы глобального мониторинга радиосвязи.
Гамма-излучение, источником которого являются грозовые разряды, было обнаружено в начале 90-х годов прошлого века. Сопутствующее радиоизлучение также привлекло внимание ученых из-за необычно широкого спектра и появления за 2-3 миллисекунды до самого разряда. Это явление было предсказано физиками из ФИАНа А.В. Гуревичем и К.П. Зыбиным также в начале 90-х. Они предположили, что сначала на грозовом облаке накапливается заряд. Затем из-за какого-то толчка рождается лавина низкоскоростных электронов, которые, двигаясь в мощном электрическом поле, созданном электрическим зарядом на грозовом облаке, разгоняются до околосветовых скоростей и создают мощные импульсы радио-, ультрафиолетового и гамма-излучения. Запускает этот механизм скорее всего попадание в промежуток между заряженным облаком и Землей высокоэнергических частиц космических лучей.
Это происходит до разряда между Землей и облаком, видимого в оптическом диапазоне, собственно молнии, и занимает несколько сотен миллисекунд. Наблюдать эти явления с Земли практически невозможно: поток электронов направлен почти полностью вверх и быстро поглощается в атмосфере. Мощное излучение распространяется по всем направлениям, но на путик Земле ему преграждает путь атмосфера, где фотоны гамма-спектра практически сразу же поглощаются. Поэтому наблюдать их можно только из космоса.
Исследования Гуревича и его коллег из ИКИ РАН и НИИЯФ МГУ показали, что масса аппаратуры, необходимой для исследования гроз в космосе, составляет всего около 12 килограмм. За создание микроспутника взялся Институт космических исследований. В институте к задаче подошли комплексно и вместо создания одного аппарата развернули деятельность по разработке универсальной платформы, используя опыт запуска образовательного и технологического микроспутника Колибри. Под руководством ИКИ над спутником также работали специалисты ФИАН и НИИЯФ (полезная нагрузка) и Сканекс и ИПМ им. М.В. Келдыша РАН (система ориентации).

Такой подход позволит в будущем наращивать темпы по запуску микроспутников. Отдельно стоит отметить способ выведения аппарата, позволяющий сэкономить на запуске. Чибис был установлен на грузовике Прогресс , который сначала доставил груз на МКС , затем провел коррекцию ее орбиты и только после этого, отделившись от станции, вывел Чибис на расчетную орбиту. Таким образом, удалось избежать затрат на выведение, которые для малого аппарата могут оказаться больше стоимости его самого. Такую схему выведения специалисты ИКИ РАН отработали еще на Колибри.
Несмотря на малую массу полезной нагрузки, ее состав поражает: рентген - гамма детектор (чувствителен в рентгеновском и гамма-диапазоне на энергиях 50-500 кЭв); ультрафиолетовый детектор (ультрафиолетовый диапазон 300-450 нм); радиочастотный анализатор (диапазон 20-50 МГц); камера оптического диапазона с пространственным разрешением 300 м; магнитно-волновой комплекс; блок накопления данных; передатчик научной информации ПРД 2,2.
Состав полезной нагрузки уникален по ширине охвата диапазона излучения и временному разрешению для такой малой массы приборов. Вся совокупность приборов получила название «комплекс научной аппаратуры Гроза». Вся научная и вспомогательная информация, накапливаемая в БНД-Ч, передаётся на наземный приёмный пункт ИКИ РАН в Тарусе с помощью высокоинформативного передатчика ПРД 2,2.
Чибис был успешно выведен на расчетную орбиту в ночь с 25 на 26 января. Научная аппаратура пока не включена, так как необходимо убедиться в работоспособности всех режимов ориентации, предусмотренных в аппарате. Это важно не только для правильной ориентации аппарата при проведении научных измерений, но и для зарядки его аккумуляторов. Специалисты ИКИ РАН и компании Спутникс уже столкнулись с одной проблемой и успешно ее разрешили. Сразу после запуска «залип» один из солнечных датчиков, не реагируя на освещенность Солнцем. Сейчас тестируются исполнительные элементы и законы управления, в том числе новый алгоритм, обеспечивающий ориентацию солнечных панелей Чибиса на Солнце.