III

III. РАБОТЫ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ ПО ПРОЕКТАМ КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Проекты в стадии реализации

1. Детектор нейтронов высоких энергий ХЕНД для КА НАСА «2001 Марс Одиссей» (шифр – МСП-2001).

Заказчик – Федеральное космическое агентство. Гос. контракт № 025-5670/07 от 14.02.2007 г. с Роскосмосом на выполнение ОКР в 2007-2009 годах. Новый контракт на работы 2010-2011 годов на подписании.

Цель проекта: Детектор быстрых нейтронов ХЕНД является российским экспериментом в составе гамма спектрометрического комплекса GRS космического аппарата НАСА «Марс Одиссей» (США). Научная цель эксперимента ХЕНД – исследование потоков нейтронов образующихся в верхнем слое грунта Марса под действием космических лучей для поиска воды и обеспечения обработки данных гамма спектрометра GRS. Космический аппарат «Марс Одиссей» запущен 7 апреля 2001 г.

Руководитель: д.ф.м.н. Митрофанов И.Г., тел.: (495) 333-3489, imitrofa@space.ru

Выполнено: Обеспечено управление экспериментом ХЕНД и обработка данных измерений. После 8 лет непрерывной работы в космосе все системы аппаратуры ХЕНД работают штатно. После официального окончания срока 3-й продленной миссии работа прибора ХЕНД продлена «до отказа». Данные измерений обрабатываются и размещаются в базе данных «Планета» ИКИ РАН и также в международный архив данных PDS. На основе обработки данных эксперимента ХЕНД совместно с данными других экспериментов установлены закономерности расположения водяного льда в грунте Марса и глобальной циркуляции углекислоты в атмосфере Марса. По данным эксперимента ХЕНД на «Марс Одиссей», эксперимента «БТН-Нейтрон» на МКС и данным наземных нейтронных мониторов изучен положительный тренд галактических космических лучей из-за снижения солнечной активности на спаде 23-го солнечного цикла.

2. Бортовой телескоп нейтронов БТН-М1 на борту Международной космической станции (шифр БТН-НЕЙТРОН).

Заказчик – РКК «Энергия» им. С.П. Королева. Работы по изготовлению аппаратуры БТН-М1 для эксперимента были выполнены в ИКИ РАН по контракту с РКК «Энергия» № 828 от 15.03.2002 г. в рамках темы Роскосмоса «МКС-Наука». Работы по сопровождению эксперимента, управлению аппаратурой БТН-М1 и обработки данных выполнялись в ИКИ РАН по контракту с РКК «Энергия» № 1173 от 15.10.2007 г. в рамках темы Роскосмоса «МКС-Эксперименты».

Цель проекта: Целями этого эксперимента «БТН-Нейтрон» являются исследование с борта Служебного Модуля Российского Сегмента Международной Космической Станции вторичного нейтронного излучения верхней атмосферы Земли под воздействием энергичных заряженных частиц в магнитосфере; исследование нейтронной компоненты солнечных вспышек; исследование нейтронной компоненты радиации на борту МКС.

Руководитель: д.ф.м.н. Митрофанов И.Г., тел.: (495) 333-3489, imitrofa@space.ru

Выполнено: За весь период работы в 2009 г. аппаратура БТН-М1 функционирует штатно без замечаний, все параметры находятся в допустимых пределах. Научные данные в сеансах связи с МКС поступают в базу данных наземного сегмента эксперимента «БТН-Нейтрон» в ЦУП-М и передаются в ИКИ РАН для обработки. Общий объем данных измерений и телеметрии составляет около 1,6 Мбайт в сутки. Работа аппаратуры БТН-М1 продлена «до отказа». По результатам измерений получены глобальные карты потока нейтронов в околоземном космическом пространстве, выполнены оценки вклада нейтронного излучения в радиационную дозу на борту МКС. Впервые в условиях солнечного минимума получена экспериментальная оценка нейронного космического фона в области Южно-атлантической магнитной аномалии. По данным эксперимента «БТН-Нейтрон» на МКС и данным наземных нейтронных мониторов начат мониторинг тренда галактических космических лучей.

3. «Лунный исследовательский нейтронный детектор» (ЛЕНД) для орбитального КА НАСА «Лунный разведывательный орбитер» (шифр – МСП-2001).

Цель проекта: Нейтронный телескоп «Лунный исследовательский нейтронный детектор» (ЛЕНД) является российским экспериментом в составе научной аппаратуры лунного орбитального КА НАСА «Лунный разведывательный орбитер» (ЛРО). Научная цель эксперимента ЛЕНД – исследование потоков нейтронов образующихся в верхнем слое грунта Луны под действием космических лучей для изучения распределения водяного льда и исследование радиационной обстановки на орбите около Луны. 18 июня 2009 года космический аппарат ЛРО с прибором ЛЕНД на борту стартовал к Луне.

Руководитель: д.ф.м.н. Митрофанов И.Г., тел.: (495) 333-3489, imitrofa@space.ru

Выполнено: Завершены разработка, изготовление, испытания и выполнена поставка в НАСА летного образца аппаратуры ЛЕНД для миссии ЛРО. После старта 18 июня 2009 года космического аппарата ЛРО с прибором ЛЕНД на борту к Луне по настоящее время все системы аппаратуры ЛЕНД работают штатно. В настоящее время обеспечено управление прибором ЛЕНД и обработка данных научных измерений и мониторигн телеметрии. Данные телеметрии и научных измерений обрабатываются и размещаются в базе данных ИКИ РАН. На основе обработки данных эксперимента ЛЕНД совместно с данными других экспериментов установлены закономерности распределения водяного льда в приповерхностном слое грунта Луны в приполярных областях.

4. «ИНТЕГРАЛ» Международная обсерватория гамма-лучей

(http://integral.rssi.ru/)

Международная обсерватория гамма-лучей ИНТЕГРАЛ была выведена на высокоапогейную орбиту в 2002 году российской ракетой-носителем ПРОТОН В обмен на запуск космического аппарата российские ученые получили право на ~25% научных данных миссии, доступность которых обеспечивает Российский Центр Научных Данных (РЦНД) проекта ИНТЕГРАЛ, организованный в Институте Космических Исследований. С момента создания РЦНД его сотрудники ведут активную работу по адаптации существующего и разработке нового математического обеспечения миссии, занимаются распространением информации о предстоящем проекте среди российской научной общественности.

В течение семи лет работы на орбите космическая обсерватория ИНТЕГРАЛ накопила огромный массив наблюдательных данных, что позволило приступить к решению задач, требующих больших экспозиций. На первый план выходят задачи, связанные с массированной обработкой всех доступных данных обсерватории, такие, как проведение глубоких обзоров всего неба, поиск популяций слабых источников Галактической и внегалактической природы, детальное исследование излучения в ядерных линиях и т.д. Постепенное заполнение архива РЦНД наблюдательными данными обсерватории и резкий рост их массированной обработки, потребовали существенного увеличения вычислительных мощностей.

5. Федеральная космическая программа: Марс Экспресс (ОКР Бепи Коломбо)

Эксперименты на космическом аппарате ЕКА «Марс Экспресс»

Россия, в рамках Федеральной космической программы, поставила важные элементы трех научных приборов спутника Марс Экспресс, работающего на орбите Марса с 25 декабря 2003г. В ИКИ РАН изготовлены входная оптика и сканер картирующего спектрометра ОМЕГА, детекторы и калибровочное оборудование для Фурье-спектрометра ПФС и инфракрасный канал универсального спектрометра СПИКАМ. Управление приборами с российским участием финансируется Роскосмосом. Все три прибора с российским участием работают номинально; с их помощью получен ряд приоритетных научных результатов. По результатам проект в 2008-2009гг российскими участниками проекта опубликовано не менее 12 статей в рецензируемых научных журналах. В октябре 2009 работа КА Марс Экспресс продлена до конца 2012г (с промежуточным рассмотрением в конце 2010 и конце 2011гг), с целью провести одновременные наблюдения с марсоходом НАСА MSL.

Д. ф.-м. н. Кораблев О.И., korab@iki.rssi.ru, 3335434

6.Венера Экспресс

Эксперименты на космическом аппарате ЕКА «Венера Экспресс»

Россия, в рамках Федеральной космической программы, поставила элементы двух приборов КА «Венера-Экспресс» спутника Венеры, работающего на орбите вокруг планеты с апреля 2006г. В ИКИ РАН изготовлены детекторы и калибровочное оборудование для Фурье-спектрометра ПФС и инфракрасный канал универсального спектрометра СПИКАВ. Приборы являются аналогами приборов ПФС и СПИКАМ на КА «Марс-Экспресс», адаптированными для исследования Венеры. В дополнение к совместному прибору СПИКАВ (Россия, Франция, Бельгия) по предложению российских ученых установлен и успешно построен в кооперации с Бельгией и Францией новый прибор SOIR – эшелле-спектрометр высокого разрешения. Прибор SPICAV-SOIR работает номинально, наблюдения Венеры прибором ПФС не проводятся из-за неисправности сканера. Часть научных задач прибора ПФС выполнена картирующим спектрометром ВИРТИС. С 2008г один из каналов спектрометра ВИРТИС прекратил работу из-за неисправности криогенного охладителя. Часть его задач выполняется ИК (российским) каналом прибора СПИКАВ. За 2008-2009гг российскими участниками проекта опубликовано не менее 20 статей в рецензируемых научных журналах. В конце 2008г вышел специальный выпуск журнала Journal of Geophysical Research по результатам номинальной миссии. В октябре 2009 работа КА Венера Экспресс продлена до конца 2012г, с целью провести одновременные наблюдения с японской миссией ПЛАНЕТА-С.

Д. ф.-м. н. Кораблев О.И., korab@iki.rssi.ru, 3335434

7. Марс Эксплорэйшн Ровер. Эксперимент Мессбауэровский спектрометр

Два марсохода НАСА («Spirit» и «Opportunity») продолжают работу на поверхности Марса (Полуденная равнина и кратер Гусева) уже в течении почти шести лет. Оба мессбауэровских спектрометра, разработанных при участии специалистов ИКИ РАН, находятся в рабочем состоянии и продолжают проводить измерения образцов поверхности Марса. С начала 2009 года получено 115 новых спектров. Продолжается обработка данных, готовятся новые публикации.

К. ф.-м. н. Родионов Д. С., rodionov@iki.rssi.ru , 333-13-34

К. ф.-м. н. Евланов Е. Н., 333-11-67

Madsen, M. B., W. Goetz, P. Bertelsen, C. S. Binau, F. Folkmann, H. P. Gunnlaugsson, J. í Hjøllum, S. F. Hviid, J. Jensen, K. M. Kinch, K. Leer, D. E. Madsen, J. Merrison, M. Olsen, H. M. Arneson, J. F. Bell, R. Gellert, K. E. Herkenhoff, J. R. Johnson, M. J. Johnson, G. Klingelhöfer, E. McCartney, D. W. Ming, R. V. Morris, J. B. Proton, D. Rodionov, M. Sims, S. W. Squyres, T. Wdowiak, and A. S. Yen. «Overview of the magnetic properties experiments on the Mars Exploration Rovers», J. Geophys. Res., 114, E06S90, doi:10.1029/2008JE003098,16 June 2009

Е.Н.Евланов, Д.С.Родионов и О.Ф.Прилуцкий. «Исследование поверхности Марса методом мёссбауэровской спектроскопии». Внелабораторный химический анализ. Под редакцией академика Ю.А. Золотова. В печати.

8. Эксперимент Русалка

В августе 2009 года на борту МКС начал работу эксперимент «РУСАЛКА» - «Отработка методики определения содержания углекислого газа и метана в атмосфере с борта МКС», подготовленный в Институте Космических Исследований. В состав научной аппаратуры входит спектрометр ближнего ИК-диапазона с высоким спектральным разрешением, позволяющим различать отдельные ненасыщенные линии в слабых полосах поглощения CO₂ и СН₄.

а) б) в) г)

Рис.1 Пример полученных спектров измеренных спектрометром «РУСАЛКА» на 4-х частотах, соответствующих порядкам:

а) 61 – кислород, 1.27 мкм; б) 47 – метан; в) 48 – углекислый газ; г) 59 (водяной пар).

Прибор доказал свою работоспособность после доставки на борт МКС, качество полученных данных позволяет приступить к отработке методики определения концентраций парниковых газов а атмосфере Земли с борта МКС. Экспресс анализ указывает на соответствие всем научным требованиям по обработке Восстановление концентраций планируется проводить путем сравнения экспериментальных спектров с расчетными. Реальная точность будет зависеть от точности исходной информации о параметрах переходов, точности задания их функциональной зависимости от параметров состояния среды и собственно знаний о состоянии атмосферы.

На следующем этапе работ предполагается выполнить детальный анализ полученных результатов, построить полную геометрию распространения солнечного излучения в атмосфере, провести восстановлении концентраций парниковых газов в столбе атмосферы. Для этой цели предполагается использовать и сравнивать наиболее точные модели переноса излучения в земной атмосфере.

Д. ф.-м. н. Кораблев О.И., korab@iki.rssi.ru, 3335434

К. ф.-м. н. Виноградов И.И., imant@iki.rssi.ru, 3334133

Трохимовский А.Ю., trokh@yandex.ru, 3336433

К. ф.-м. н Федорова А.А., fedorova@irn.iki.rssi.ru, 3331067

Трохимовский А.Ю., Кораблев О.И., Виноградов И.И., Федорова А.А., Иванов А.Ю., [Лякишев В.Г.], Родин А.В., Смирнов Ю.В.б Эксперимент «РУСАЛКА» для исследования земной атмосферы с борта МКС, Седьмая всероссийская открытая ежегодная конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Москва, ИКИ РАН, 16-20 ноября 2009 г., сборник тезисов конференции

А. Трохимовский, О. Кораблев, И. Виноградов, А. Федорова, А. Иванов, А. Родин, А. Калюжный, А. Титов, Ю. Калинников, В. Лякишев, Н. Саякина, В. Гнедых, Ю. Смирнов, О. Григорян, Эксперимент «РУСАЛКА» для отработки методики определения содержания углекислого газа и метана в атмосфере Земли с борта МКС, МЕЖДУНАРОДНЫЙ СИМПОЗИУМ стран СНГ "АТМОСФЕРНАЯ РАДИАЦИЯ и ДИНАМИКА " (МСАРД - 2009)
22 - 26 июня 2009 г., С.Петербург-Петродворец

A. Trokhimovskiy and the RUSALKA team, Rusalka: a SOIR-like instrument to observe the Earth on the International Space Station, SPICAM/V meeting, 14-17 June, Poros, Greece

O. Korablev and the RUSALKA Team, RUSALKA experiment to measure carbon dioxide and methane from ISS, EGU General Assembly 2009

И.И. Виноградов, В.И. Гнедых, О.А. Григорян, А.Ю. Иванов, Ю.К. Калинников, А.В. Калюжный, О.И. Кораблев, [В.Г. Лякишев], А.В. Родин, О.З. Ростэ, А.Ю. Титов, А.Ю. Трохимовский, А.А. Федорова, Эшелле-спектрометр высокого разрешения с последовательной селекцией порядков для атмосферных исследований. Выездной семинар <<Эксперимент РУСАЛКА- отработка методики определения парниковых газов из космоса>>. ИКИ - СКБ КП, Таруса, 19 октября 2009.

О. Кораблев, А. Трохимовский, И. Виноградов, А. Федорова, А. Иванов, А. Родин, Ю. Смирнов, А. Калюжный, А. Титов, Ю. Калинников, [В. Лякишев], Н. Саякина, В. Гнедых, О. Григорян, Эксперимент «РУСАЛКА» для отработки методики определения содержания углекислого газа и метана в атмосфере Земли с борта МКС. Выездной семинар <<Эксперимент РУСАЛКА отработка методики определения парниковых газов из космоса>>. ИКИ - СКБ КП, Таруса, 19 октября 2009.