Домой Космос Алексей Ковалев: российские спутники будут прогнозировать северные сияния

Алексей Ковалев: российские спутники будут прогнозировать северные сияния

Алексей Ковалев: российские спутники будут прогнозировать северные сияния

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 систем» Алексей Ковалев рассказал в интервью Издатель34 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.

– 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.

– 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.

Алексей Ковалев: российские спутники будут прогнозировать северные сияния

Наука

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.

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

– 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.

Алексей Ковалев: российские спутники будут прогнозировать северные сияния

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.

– 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».

– 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.

Алексей Ковалев: российские спутники будут прогнозировать северные сияния

Хочу стать космонавтом

– 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.

– 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.

– 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.

Алексей Ковалев: российские спутники будут прогнозировать северные сияния

– 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.

– 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.

– 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.

Алексей Ковалев: российские спутники будут прогнозировать северные сияния

– 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.

Самое читабельное

Конфликт на границе Киргизии и Таджикистана. Главное

Обновлено Столкновения возобновились 1 мая после договоренностей о прекращении огняСитуация на границе Киргизии и Таджикистана обострилась 28 апреля в результате конфликта между местными жителями из-за...

В Душанбе опровергли киргизские данные об обстреле со стороны Таджикистана

Обновлено  Информация Пограничной службы Государственного комитета национальной безопасности Киргизии об обстреле территории республики со стороны Таджикистана не соответствует действительности. Об этом ТАСС в субботу...

Эпидемиолог заявила о напряженной ситуации с COVID-19 в России

Эпидемиологичская ситуация в России стабилизируется, но еще остается напряженной, расслабляться пока рано, заявила Издатель34 Новости заместитель директора по клинико-аналитической работе ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора...

Белоруссия обвинила Польшу в повторном нарушении воздушных границ

Минобороны Белоруссии заявило в пятницу, что зафиксировано повторное в течение месяца нарушение воздушной границы страны со стороны Польши, в этой связи в ведомство...

Похожие новости

Конфликт на границе Киргизии и Таджикистана. Главное

Обновлено Столкновения возобновились 1 мая после договоренностей о прекращении огняСитуация на границе Киргизии и Таджикистана обострилась 28 апреля в результате конфликта между местными жителями из-за...

В Душанбе опровергли киргизские данные об обстреле со стороны Таджикистана

Обновлено  Информация Пограничной службы Государственного комитета национальной безопасности Киргизии об обстреле территории республики со стороны Таджикистана не соответствует действительности. Об этом ТАСС в субботу...

Эпидемиолог заявила о напряженной ситуации с COVID-19 в России

Эпидемиологичская ситуация в России стабилизируется, но еще остается напряженной, расслабляться пока рано, заявила Издатель34 Новости заместитель директора по клинико-аналитической работе ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора...

Белоруссия обвинила Польшу в повторном нарушении воздушных границ

Минобороны Белоруссии заявило в пятницу, что зафиксировано повторное в течение месяца нарушение воздушной границы страны со стороны Польши, в этой связи в ведомство...

В Совфеде рассказали, кому выгодны санкции против России

Сенатор Владимир Джабаров в беседе с телеканалом RT заявил, что санкции Евросоюза против России выгодны для США.Ранее депутат бундестага Вальдемар Гердт заявил телеканалу...