Приборы ИКИ РАН будут наблюдать за Землей и Солнцем

Во вторник 27 июня 2023 г. с космодрома Восточный в космос был выведен гидрометеорологический спутник «Метеор-М» №2-3 и 42 малых аппарата. На борту «Метеора-М» установлены комплекс многозональной спутниковой съёмки (КМСС-2) и звездные датчики БОКЗ-М2, созданные в ИКИ РАН. Также в составе выведенного «набора» аппаратов — наноспутник-кубсат НОРБИ-2 6U, несущий первый в мире «нанотелескоп» для исследования вспышек на Солнце СОЛ.

Комплекс многозональной спутниковой съёмки (КМСС-2) на борту «Метеора-М» №2-3 предназначен для многозональной съёмки Земли в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах электромагнитного излучения. Ширина полосы сканирования составляет более 1000 км, пространственное разрешение 60 м. Подобные комплексы уже работают на более ранних аппаратах серии «Метеор-М» и будут устанавливаться на следующих — запуск №2-4 запланирован на декабрь 2023 г.

Аппаратура КМСС-2, а также звездные датчики БОКЗ-М2, обеспечивающие высокоточную ориентацию космических аппаратов серии «Метеор-М», разработаны и созданы в Отделе оптико-физических исследований ИКИ РАН.

Попутно с «Метеором-М» №2-3 в космос было выведено 42 малых аппарата, среди которых — кубсат НОРБИ-2 6U, на котором также работает аппаратура, созданная в ИКИ РАН. Это солнечный телескоп СОЛ для исследования Солнца. Если масса аппарата «Метеор-М» №2-3 более 3 тонн, то масса НОРБИ-2 — порядка 10 кг, из которых масса телескопа СОЛ занимает менее 2 кг. Насколько можно судить, солнечный телескоп столь малого размера удалось создать и вывести на орбиту впервые в истории.

В телескопе используется многослойная рентгеновская оптика, которая позволяет получать изображения Солнца в ультрафиолетовом диапазоне длин волн (порядка 10 нанометров). Точный рабочий диапазон инструмента — 17.1 нм. Он совпадает с одной из самых ярких спектральных линий короны Солнца — линией ионизованного железа Fe-IX с максимумом чувствительности при температуре около 1 млн градусов. Такую температуру имеет корона Солнца, фотографии которой будет получать телескоп.

Name

Телескоп СОЛ и кубсат НОРБИ-2 6U. Фотографии Лаборатории солнечной астрономии ИКИ РАН и ИСЗФ СО РАН

Один из самых сложных элементов инструмента — тонкопленочный фильтр. Это металлическая пленка субмикронной толщины, закрывающая входное окно телескопа. Фильтр блокирует обычное (оптическое) излучение Солнца, но позволяет получать снимки в рабочем диапазоне, для которого эта пленка прозрачна. Специально для инструмента в Институте физики микроструктур РАН были изготовлены зеркала с многослойным покрытием, позволяющие отражать и фокусировать излучения в коротких длинах волн.

Характерный вид Солнца в рабочем диапазоне телескопа СОЛ 17.1 нм. Так будут выглядеть получаемые им изображения. Данное изображение получено телескопом AIA обсерватории SDO (NASA). Изображение: NASA/SDO and the AIA, EVE, and HMI science teams

Основная научная цель эксперимента — наблюдение солнечных вспышек. Во время них в короне Солнца происходит нагрев больших объемов плазмы до температур в несколько миллионов градусов. Тепловое излучение такой плазмы лежит не в видимой области, где светит поверхность Солнца, а в диапазоне коротких длин волн, которые нельзя наблюдать с поверхности Земли. Соответствующие излучения полностью поглощаются в земной атмосфере. Именно по этой причине практически невозможно увидеть вспышку на видимой поверхности Солнца. Исключение составляют лишь экстремально мощные события, энергия которых «пробивает» верхние слои Солнца и доходит до поверхности (благодаря именно такому событию в XIX веке задолго до космической эры и были обнаружены вспышки на Солнце).

Вывод телескопа в космос позволяет не ждать экстремальных случаев, а наблюдать практически все вспышки. Точность оптики телескопа в пределе позволяет «различить» на Солнце детали размером около 2 тысяч км, при полном размере Солнца около 1.5 млн км. По предварительным оценкам, это позволит обнаруживать вспышки от класса C и выше, вплоть до высшего уровня X. Особенно значимы такие наблюдения сейчас, примерно за год до ожидаемого максимума солнечной активности, когда число вспышек должно резко расти.

Помимо научного значения, важной задачей является исследование работоспособности новых технологий, использованных для инструмента. Это механизм открытия крышки, разработанный специально для данного аппарата. Это также технология наземной калибровки и юстировки инструмента, так как из-за крайне малых размеров приборы такого типа невозможно оснастить механическими приводами для фокусировки и юстировки в космосе. В значительной степени новыми для нашей науки являются также задачи наведения на Солнце с требуемой точностью и стабилизации телескопа, используя ограниченные ресурсы наноспутника. Большинство этих технологий нельзя проверить никаким иным способом, кроме как в ходе лётных испытаний на орбите. В этом смысле собранная в ходе эксперимента технологическая информация имеет не меньшее значение, чем научные результаты.

Телекоп СОЛ был созданы кооперацией ученых ИКИ РАН, Института солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН, Института физики микроструктур РАН и индустриальным партнером ООО «Орбитальные Системы». Основную роль в создании инструмента сыграли специалисты Лаборатории солнечной астрономии ИКИ и ИСЗФ СО РАН.

Аппарат «НОРБИ-2» был разработан на базе Совместной лаборатории малых космических аппаратов Новосибирского государственного университета. Лаборатория была создана в 2019 г. вместе с индустриальным партнером АО «ОКБ «Пятое поколение».

Аппарат был запущен в рамках программы «УниверСат» Государственной корпорации по космической деятельности «Роскосмос».

Первые недели полета НОРБИ-2 будут посвящены технологическим экспериментам. Будут изучаться режимы наведения на Солнце, связи прибора с системами кубсата, передачи данных на Землю. После успешного завершения этого этапа планируется начать научные наблюдения Солнца.

Тэги

КМСС