ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

Институт Космических исследований
Российской Академии Наук

ЧИБИС-М/CHIBIS-M
Иду над грозой

«Чибис-М» — микроспутник космического эксперимента «Исследования физических процессов при атмосферных грозовых разрядах на базе микроспутника "Чибис-М" с использованием грузового корабля "Прогресс"» (сокращённо КЭ «Микроспутник»). Предназначен для детального изучения физических механизмов электрических разрядов в атмосфере в самом широком диапазоне энергий: от радио- до гамма-излучения.

Научные задачи

Задачи КЭ «Микроспутник»
  • исследовать физические процессы при атмосферных грозовых разрядов, проводя комплексные измерение в ионосфере с борта микроспутника;
  • исследовать в ионосфере электромагнитные параметры космической погоды;
  • провести ресурсные испытания микроспутника «Чибис-М», его служебных систем и комплекса научной аппаратуры (КНА) «Гроза»;
  • отработать командно-телеметрическое управление микроспутником на орбите средствами Наземного комплекса управления (НКУ) ИКИ РАН.
Задача комплекса научной аппаратуры (КНА) «Гроза»— исследования:
  • ступенчатого лидера высотных молний;
  • высотного распределения разрядов «облако – поверхность Земли и «облако – облако;
  • узких биполярных радиоимпульсов (NBP);
  • фона радиоизлучений в дипазоне 20–50 МГц;
  • всплесков ультрафиолетового излучения;
  • электромагнитных параметров космической погоды в диапазоне 10-2 – 2*104 Гц.

Миссия

«Чибис-М» — был первым микроспутником планируемой серии малых аппаратов, которая создается Российской Академией наук на базе универсальной микроспутниковой платформы «Чибис» (разработка Специального конструкторского бюро космического приборостроения ИКИ РАН ).

В ходе эксперимента планировалось решить сразу несколько задач: отработать новую микроспутниковую платформу, новый способ её выведения с помощью ТГК «Прогресс», исследовать грозовую активность из космоса, и, в частности, проверить, используя полученные данные, теорию пробоя на убегающих электронах (ПУЭ), которая может объяснить:

  • почему величина электрического поля в грозовых облаках значительно ниже критического поля, необходимого для возникновения обычного пробоя;
  • какие процессы генерируют резкую вспышку гамма-излучения с энергией фотонов до 100 КэВ.

Это теоретическое предположение было высказано академиком А.В. Гуревичем (ФИАН).

Комплекс научной аппаратуры (КНА) «Гроза» и наземный комплекс управления (НКУ)

  • Рентген-гамма-детектор РГД
  • Ультрафиолетовый детектор ДУФ спектра излучения от ультрафиолетового до инфракрасного
  • Радиочастотный анализатор РЧА
  • Цифровая камера ЦФК (пространственное разрешение 300 м, экспозиция 15 кадров/сек)
  • МВК— магнитно-волновой комплекс
  • Блок накопления данных БНД
  • Передатчик.

Инструменты были установлены на базе универсальной микроспутниковой платформы «Чибис» (разработка СКБ КП ИКИ РАН). Общая масса аппарата составила ~40 кг (в том числе 10.8 кг научной аппаратуры). ИКИ РАН проводил не только проектирование и изготовление микроспутника, но и полный цикл его электрических, командно-информационных, виброударных, термовакуумных испытаний.

КНА «Чибис-М» обладал очень высоким временным разрешением (порядка наносекунды), и объем получаемой им информации был чрезвычайно велик — за очень короткое время порядка 10 микросекунд необходимо было проанализировать и запомнить до 100 гигабайт данных. При таком объеме невозможно вести непрерывную запись наблюдений, поэтому перед разработчиками встала задача выбора события-«триггера», по которому данные наблюдений будут записываться в кольцевую память прибора, а затем передаваться в общую память КНА и на Землю. Таким триггером стал сигналы, регистрируемые радиочастотным анализатором РЧА.

В ИКИ РАН находился Центр управления полетом. Наземный комплекс управления включал пять наземных станций управления и приема научной информации:

  • СКБ КП ИКИ РАН (Таруса),
  • НИЛАКТ (Калуга и Красноярск),
  • Университет Етвёша (Будапешт, Венгрия),
  • Институт физики атмосферы Чешской академии наук (Панска Вес, Чешская Республика)

Запуск с борта Международной космической станции и работа

Микроспутник «Чибис-М» был доставлен на МКС на борту «Прогресса М13-М» в транспортно-пусковом контейнере (ТПК), также разработанном в СКБ КП ИКИ РАН. После отстыковки от МКС, «Прогресс М13-М», используя оставшееся топливо, поднялся выше орбиты станции. На высоте более 500 км «Чибис-М» вышел из ТПК и начал автономную работу 25 января 2012 г.

Благодаря этой схеме, впервые опробованной в эксперименте, удалось продлить срок существования микроспутника в несколько раз по сравнению с тем, что было бы на высоте полёта МКС.

«Чибис-М» находился на круговой орбите высотой около 513 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. Аппарат постоянно слегка снижал орбиту из-за трения об остатки атмосферы, и 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. По результатам последнего уточнения (вечер 15 октября) спутник вошел в плотные слои атмосферы Земли 15 октября примерно в 17 часов 57 мин UTС в окрестности южной части Южной Америки (высота примерно 80 км).

Результаты

За время работы со спутником было проведено 987 сеансов управления и 857 сеансов сброса научной информации. Общий объём полученных данных составил 24,8 Гбайта.

Главные результаты — зарегистрировано более 800 радиовсплесков, которые интерпретируются как молниевые разряды. Многие из них (около 300) 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 богатые данные.

Головные организации и руководители

Разработка и изготовление микроспутника «Чибис-М»:

  • Институт космических исследований Российской Академии наук (ИКИ РАН)

Научные руководители проекта:

  • академик Лев Матвеевич Зеленый (ИКИ РАН)
  • академик Александр Васильевиче Гуревич (ФИАН)

Коллаборация

  • Институт космических исследований Российской Академии наук (ИКИ РАН)
  • Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской Академии наук (ФИАН)
  • Научно-исследовательский институт им. Д.Н. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ)
  • Львовский центр Института космических исследований Национальной Академии наук и Национального космического агентства Украины (ЛЦ ИКИ НАНУ-НКАУ)
  • Университет им. Етвёша (Eötvös Lorand University, Венгрия)
  • Институт физики атмосферы Чешской Академии наук (The Institute of Atmospheric Physics, Czech Academy of Sciences)

Сайты

  1. Сайт проекта «Чибис-М»
  2. Эксперимент «Микроспутник» на сайте ПАО РКК «Энергия» им. С.П. Королёва
  3. Эксперимент «Микроспутник» на портале Координационного научно-технического совета по программам научно-прикладных исследований на пилотируемых космических комплексах

ЧИБИС-М

Статус: Завершил работу

Запуск:  30.10.2011, 14:11 мск,
космодром Байконур, РН
«Союз-У», ТГК «Прогресс М-13М».

Завершение работы: 15.10.2014

Головное космическое агентство: ГК «Роскосмос»

SCN: 38051

NSSDC ID: 2011-062C

Основной сайт

ЧИБИС-АИ

Статус: Готовится

Запуск: 

Головное космическое агентство: ГК «Роскосмос»

Основной сайт: Описание проекта