Государственное конструкторское бюро "Южное" им. М.К. Янгеля

Ракеты и космические аппараты
конструкторского бюро "Южное"

Под общ. ред. С. Н. Конюхова

©ГКБ "Южное" им. М. К. Янгеля, Днепропетровск, 2000

Наш адрес: ruzhany@narod.ru

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДС-У2-ГФ (ГЕЛИОФИЗИЧЕСКИЙ)

Космический аппарат ДС-У2-ГФ

Назначение аппарата:

исследование коротковолнового излучения Солнца, звезд, туманностей и верхней атмосферы Земли в рентгеновской и "вакуумной" ультрафиолетовой областях спектра, в том числе:

— исследование коротковолновой радиации Солнца и верхней атмосферы Земли в нескольких спектральных участках в области 1 ...1500 Е;

— исследование спектра излучения Солнца в области 30...310 Е;

— исследование коротковолновой радиации звезд в нескольких спектральных участках в области 40...1500 Е;

— регистрация потока излучения искусственных поясов радиации, контроль радиоактивной зараженности верхней атмосферы, а также уровня радиоактивности поверхности космического аппарата;

— исследование влияния различных факторов космической среды (микрометеориты, космическая пыль, потоки заряженных частиц) на коэффициент зеркального и диффузного отражений зеркал астрономических приборов.

Постановщики научных экспериментов:

Государственный оптический институт им. С. И. Вавилова, Крымская астрофизическая обсерватория АН СССР.

Основные характеристики:

Состав научной аппаратуры:

— фильтровый прибор коротковолнового спектра ФПК-3;

— рентгеновский спектрометр с решеткой РСР-06;

— звездный фотометр коротковолновой области ЗФК-06;

— аппаратура регистрации потока излучений РИГ-113;

— аппаратура оценки коэффициентов отражения зеркал ИЭ-2.

Запуск космического аппарата ДС-У2-ГФ на орбиту осуществлен с космодрома Капустин Яр ("Космос-262").

Этот космический аппарат стал малой оптической обсерваторией, оснащенной приборами для регистрации излучений одновременно Солнца, звезд, туманностей и верхней атмосферы Земли. Космический аппарат был оснащен газореактивной системой закрутки.

Для успешной расшифровки и обработки информации комплексом приборов, в состав которого входили чувствительные к солнечному свету элементы научной аппаратуры, датчики углов наведения спектрометра на Солнце и магнитометр СГК-58, решалась задача определения ориентации обсерватории в пространстве. Полученная информация позволила надежно установить направление, откуда регистрировались излучения в тот или иной момент времени.

Записи показаний приборов дали возможность проследить всплески и спады излучений, связанные с активными процессами во внешних оболочках Солнца (солнечными вспышками).

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДС-У2-МГ (МАГНИТНЫЙ)

Силовые линии геомагнитного поля, простирающиеся в космическом пространстве на десятки тысяч километров, определяют физические свойства околоземного космоса, характер протекания многих процессов в высоких слоях атмосферы и играют решающую роль в механизме воздействия корпускулярной радиации на Землю. Данные о магнитном склонении широко используются для разведки полезных ископаемых, в судовождении, авиации.

Вековой ход магнитного поля Земли различен в разных областях земного шара, изменчив во времени в одном и том же месте и зависит от уровня магнитной и солнечной активности. Изучение векового хода имеет громадное значение для познания внутреннего строения Земли, природы и происхождения геомагнитного поля.

Космический аппарат ДС-У2-МГ

Назначение аппарата:

проведение абсолютной магнитной съемки магнитного поля Земли с использованием магнитометра, работающего на принципах оптической накачки, в том числе:

— получение данных о пространственном распределении напряженности магнитного поля;

— уточнение гауссовских коэффициентов магнитного потенциала поля путем сопоставления измеряемых значений поля с вычисленными при различных вариантах аналитического представления;

— исследование временных изменений геомагнитного поля на высотах полета космических аппаратов в магнитоактивные периоды;

— выяснение возможности использования магнитометров с оптической накачкой как служебной системы контроля за ядерными взрывами в космическом пространстве;

— проведение экспериментов по исследованию атмосферы.

Постановщик научных экспериментов:

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР.

Основные характеристики:

Состав научной аппаратуры:

— квантовый цезиевый магнитометр КМЦ-1;

— радиопередатчик "Маяк-03".

Произведен успешный запуск двух аппаратов ДС-У2-МГ с космодрома Плесецк ("Космос-321, -356").

Магнитометр КМЦ-1 позволил выполнять измерения каждые две секунды. Это дало возможность получить интересные данные о характере изменения магнитного поля Земли. Было проведено глобальное измерение магнитного поля Земли в широтном поясе ±82 град., что дало возможность получить распределение магнитного поля на 94% поверхности земного шара. Сравнение данных измерений этого аппарата с данными двух предыдущих запусков космических аппаратов ДС-МГ ("Космос-26", "Космос-49"), позволило с высокой точностью определить вековые изменения магнитного поля по всей поверхности Земли. Впервые измерен эффект экваториальной токовой струи, существующей в плоскости магнитного экватора на дневной стороне; получены важные сведения по механизмам магнитных бурь в полярных областях, в частности, удалось уточнить топологию магнитоактивных зон в этих районах. Во время особенно интенсивной бури 8... 10 марта 1970 г. были измерены эффекты полярных электроструй. Эти данные используются для изучения проводимости земного шара.

Эксперименты, выполненные в космическом пространстве, позволили определить степень соответствия реальной картины теоретическим моделям, созданным на основе наблюдений с поверхности Земли в течение столетий.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДС-У2-ИП (ИОНОСФЕРНЫЙ)

Космический аппарат ДС-У2-ИП

Назначение аппарата:

комплексные исследования важнейших характеристик ионосферы Земли в глобальном масштабе до высот 2000 км (включая полярные области).

Постановщик научных экспериментов:

Радиоастрономический институт им. П. К. Штернберга Московского государственного университета Министерства высшего и среднего специального образования РСФСР.

Основные характеристики:

Состав научной аппаратуры:

— цилиндрический зонд Ленгмюра ЦЗЛ-Д;

— датчик Д109-2-10;

— датчик регистрации фотоэлектронов ПЛ-36;

— сферическая трехэлектродная ловушка ПЛ-37;

— сферическая ионная ловушка ПЛ-38;

— ионная ловушка сотового типа ПЛ-39.

Аппарат выведен на орбиту с космодрома Плесецк ("Космос-378").

В процессе функционирования аппарата исследованы концентрации ионов и электронов, химический состав ионов, а также поглощение в атмосфере Земли ультрафиолетового излучения Солнца. Измерены потоки энергетических частиц, относящихся к внешнему радиационному поясу и потоку "мягких" электронов с энергиями до ~10 кэВ.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДС-У2-К (ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ)

Космический аппарат ДС-У2-К

Назначение аппарата:

проведение комплексных геофизических исследований в приполярных областях верхней атмосферы Земли.

Постановщики научных экспериментов:

Институт космических исследований АН СССР, Научно-исследовательский институт ядерной физики Московского государственного университета Министерства высшего и среднего специального образования РСФСР, Морской гидрофизический институт АН УССР.

Основные характеристики:

Состав научной аппаратуры:

— прибор регистрации углового и энергетического распределений электронов УЭР-1А;

— анализатор спектра электронов малых энергий ДА-1А;

— датчик интенсивности космических лучей КЛ-1А.

Аппарат был оборудован магнитной системой успокоения МСУ-Ш.

Произведен успешный запуск космического аппарата с космодрома Плесецк ("Космос-426").

Проведены регулярные наблюдения за геоактивными корпускулами и исследования анизотропного распределения магнитного поля Земли, измерены структурные параметры верхней атмосферы, изучено глобальное распределение корпускулярных потоков и определена связь их интенсивности со светимостью полярных сияний.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДС-У2-МТ (МЕТЕОРИТНЫЙ)

Космический аппарат ДС-У2-МТ

Назначение аппарата:

продолжение программы исследований метеорных потоков, начатой на космических аппаратах ДС-МТ, ДС-У2-МП.

Постановщики научных экспериментов:

Ленинградский физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе, Крымская астрофизическая обсерватория АН СССР, Институт геохимии и аналитической химии АН СССР.

Основные характеристики:

Состав научной аппаратуры:

— полупроводниковый регистратор соударений РСП-2;

— сцинтилляционный детектор, состоящий из блока электроники БСД-2, многоканального анализатора БМА, выносного сцинтилляционного детектора СДН-2.

Аппарат оснащен магнитной системой успокоения МСУ-Ш.

Проведен запуск космического аппарата с космодрома Плесецк ("Космос-461").

Проведены измерения вариаций интенсивности мягкой и жесткой компонент потока заряженных частиц, исследования интенсивности и спектрального состава излучений в широком диапазоне, от рентгеновского до жесткого гамма-излучения, а также изучение их вариаций и исследование корреляции с активностью главных метеорных потоков.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДС-У2-ГКА ("ОРЕОЛ”)

Космический аппарат ДС-У2-ГКА

Назначение аппарата:

исследование явлений и процессов, происходящих в высокоширотных областях верхней атмосферы Земли, изучение природы полярных сияний.

Программа научных экспериментов на космическом аппарате ДС-У2-ГКА продолжает серию геофизических экспериментов, выполненных на космических аппаратах ДС-У2-ГК ("Космос-261, -348"), с применением более совершенной научной аппаратуры и с непосредственным участием специалистов французского Центра по изучению космического излучения, впоследствии CNES (г. Тулуза), в рамках реализации совместной советско-французской программы "Аркад".

Программа экспериментов и научная аппаратура разработаны советскими и французскими специалистами.

Постановщики научных экспериментов:

Институт космических исследований АН СССР, Национальный центр космических исследований Франции (CNES).

Основные характеристики:

Состав научной аппаратуры:

— спектрометр электронов РИЭ-208;

— спектрометр протонов РИП-809;

— счетчик Гейгера РИГ-113;

— масс-спектрометр УМР-3;

— двойной спектрометр Е2А Р1А;

— двойной магнитометр У2В Р1В;

— комплекс научных приборов французского производства.

Космический аппарат оснащен системой определения ориентации 94К.

Проведен запуск двух аппаратов с космодрома Плесецк ("Ореол-1", "Ореол-2").

Кроме измерения характеристик полярных сияний аппаратами "Ореол" велись исследования ионного состава верхней атмосферы в полярных районах. С анализом ионного состава связано раскрытие природы "провалов" в ионосфере. Ряд дополнительных возможностей в этом отношении давала более вытянутая орбита аппарата. Ее апогей находился за пределами нормальной ионосферы. На этих высотах проводились измерения характеристик авроральных частиц до их взаимодействия с земной ионосферой.

Получены новые данные об особом, плохо видимом глазом, но очень важном для исследователей явлении — водородном полярном сиянии, вызываемом вторжением в атмосферу энергичных протонов. Выяснены некоторые характеристики вторжений в атмосферу этих протонов, в особенности на дневной стороне овала полярных сияний.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДС-У2-ИК-1

Космический аппарат ДС-У2-ИК-1

Назначение аппарата:

— изучение радиационной обстановки в околоземном пространстве;

— исследование влияния солнечной активности на динамические процессы в радиационных поясах Земли;

— исследование природы и спектра низкочастотных электромагнитных колебаний в верхней ионосфере.

Постановщики научных экспериментов:

Институт космических исследований АН СССР, научные организации ЧССР.

Основные характеристики:

Состав научной аппаратуры:

— анализатор низких частот АНЧ-1;

— передатчик УКВ-4М, предназначенный для трансляции нестационарных электрических сигналов;

— комплекс аппаратуры ПГ-1 для изучения потоков заряженных частиц в составе блоков:

счетчиков ПГ-1-А,

детекторов ПГ-1-В.

электроники ПГ-1-С.

Запуск аппарата осуществлен с космодрома Капустин Яр ("Интеркосмос-3").

Управление полетом аппарата проводила оперативная группа специалистов СССР и ЧССР.

Прием научной информации с космического аппарата осуществлялся наземными станциями ГДР, СССР и ЧССР.

Ученые исследовали распределение потоков заряженных частиц в широком диапазоне высот. Это распределение зависит от фазы 11-летнего цикла солнечной активности. Аппарат функционировал в период продолжавшегося уменьшения солнечной активности. Накопленный научный материал отражал состояние, характерное для "умеренной" ионосферы. Приборы зарегистрировали значительные изменения в потоках излучений на нижней границе радиационного пояса. Эти изменения наблюдались вслед за серией хромосферных вспышек. Отмечено "высыпание" в плотные слои атмосферы высокоэнергичных электронов.

Проведены исследования природных радиоволн низкой частоты. Помещенный на космическом аппарате анализатор низких частот регистрировал низкочастотные радиоизлучения, генерировавшиеся в окрестностях Земли. Затем эти сигналы пересылались на наземные приемные пункты. Таким образом, на Земле были получены низкочастотные радиоволны неискаженными, в их первозданном виде. Эксперимент на космическом аппарате дополнился наземной регистрацией проникших через ионосферу к Земле очень низкочастотных излучений.

В ходе эксперимента наземной аппаратурой и аппаратурой космического аппарата было зарегистрировано множество разнообразных сигналов, порожденных грозовыми разрядами. Отмечалось взаимодействие радиоволн с ионосферной плазмой, которое являлось источником своеобразных космических "шумов". Был также зарегистрирован эффект "самовозбуждения" ионосферной плазмы, выражавшийся в испускании плазмой собственных шумовых волн повышенной интенсивности.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДС-У2-ИК-2

Космический аппарат ДС-У2-ИК-2

Назначение аппарата:

продолжение научных экспериментов, начатых на аппарате ДС-У2-ИК-1.

Постановщики научных экспериментов:

Институт космических исследований АН СССР, научные организации ЧССР.

В наземных наблюдениях по программе эксперимента приняли участие Франция и Новая Зеландия.

Основные характеристики:

Состав научной аппаратуры:

— анализатор низких частот АНЧ-2;

— программно-временное устройство ПВУ;

— комплекс аппаратуры ПГ для измерения потока заряженных частиц, усовершенствованный по отношению к примененному на космическом аппарате ДС-У2-ИК-1;

— широкополосная телеметрическая система ТС-1.

Космический аппарат оснащен магнитной системой успокоения МСУ-Ш.

Аппарат выведен на орбиту с космодрома Капустин Яр ("Интеркосмос-5").

В экспериментах на космических аппаратах "Интеркосмос-3" и "Интеркосмос-5" благодаря специфическим орбитам спутников и комплексности исследований — одновременному изучению характеристик потоков заряженных частиц и низкочастотных электромагнитных излучений, удалось получить важную информацию, существенно дополняющую картину поведения частиц в околоземном космическом пространстве.

В результате исследований под радиационными поясами (в области квазизахвата) и на внутренней границе радиационных поясов, выполненных как в спокойные геомагнитные периоды, так и во время магнитных бурь, сделаны выводы:

— квазизахватные протоны в спокойные периоды не наблюдались;

— во время магнитных возмущений значительно возрастают потоки квазизахваченных электронов и появляются потоки высыпающихся электронов;

— потоки квазизахваченных и высыпающихся протонов наблюдаются только во время магнитных бурь. Высыпание протонов происходит за пределами плазмосферы на ночной стороне Земли.

Изучение потоков заряженных частиц по данным вышеназванных космических аппаратов позволило получить дополнительные сведения о структуре радиационных поясов в спокойное геомагнитное время, проследить динамику заряженных частиц в магнитовозмущенное время и на основе данных о низкочастотном электромагнитном излучении предложить возможные механизмы потерь заряженных частиц в радиационных поясах.

Экспериментально обнаружено, что уход электронов из ионосферы происходит в результате циклотронного резонанса частиц и низкочастотных шумов.