Спутник «Вернов»
Год назад, 8 июля 2014 года, на орбиту Земли был выведен спутник «Вернов». Его первоначальное наименование - «МКА-ФКИ (ПН2)», которое расшифровывается как «Малые космические аппараты для фундаментальных космических исследований (полезная нагрузка 2)».
Спутник «Вернов» - это второй космический аппарат, созданный в НПО имени С.А. Лавочкина в рамках российской программы по запуску серии малых космических аппаратов научно-исследовательского назначения на основе унифицированной платформы «Карат». Спутнику было присвоено имя основоположника отечественной космофизической науки академика Сергея Николаевича Вернова 3 декабря 2014 года на заседании Совета РАН по космосу.
На спутнике «Вернов» размещён комплекс научной аппаратуры под названием «РЭЛЕК» (Релятивистские ЭЛЕКтроны), предназначенный для исследования механизмов высыпаний и ускорения магнитосферных релятивистских электронов, их воздействия на верхнюю атмосферу и ионосферу Земли, исследование атмосферных транзиентных явлений (спрайты, голубые струи, эльфы и т.д.) во всех диапазонах электромагнитного спектра и поиск возможной связи высыпаний электронов высоких энергий и высотных электрических разрядов, которые, вероятно, являются причиной атмосферных транзиентных явлений.
Комплекс научной аппаратуры «РЭЛЕК» разработан в Научно-исследовательским институтом ядерной физики имени Д.В. Скобельцына Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ) в кооперации с отечественными и иностранными партнёрами. В их числе Институт космических исследований Российской академии наук, Научно-исследовательская лаборатория аэрокосмической техники ДОСААФ, а также Львовский филиал Института космических исследований Национальной академии наук и Национального космического агентства Украины; Университет имени Л. Этвеша в Венгрии, Центр космических исследований Польской академии наук и Университет Сонгюнгван в Корее.
В состав комплекса научной аппаратуры «РЭЛЕК» входят рентгеновский и гамма-спектрометр, детектор электронов по трём направлениям, детектор ультрафиолетовых и оптических вспышек, прибор для получения оптического изображения с высоким временным разрешением, низкочастотные и радиочастотные анализаторы электромагнитного поля и радиоволн. Все приборы соединены с блоком электроники. В процессе работы они получают от него питающее напряжение и передают в него собранную научную информацию. Также через блок электроники производится управление режимами работы приборов.
Масса малого космического аппарата «Вернов» равна 283 килограмм, масса полезной нагрузки - «РЭЛЕК» - 41 килограмм.
Пуск ракеты-носителя «Союз-2.1б» с разгонным блоком «Фрегат» и космическими аппаратами «Вернов» состоялся в 19 часов 58 минут московского времени со стартового комплекса пл. 31 космодрома Байконур. Через девять минут после старта, в 20:07, от ракеты отделился разгонный блок «Фрегат» с кластером космических аппаратов. В 21:39 произошло отделение аппарата «Вернов» от разгонного блока.
Первый сеанс связи c космическим аппаратом состоялся 8 июля в 21 час 30 минут (МСК). Первое включение комплекса научных приборов «РЭЛЕК» произошло 16 июля в 17 часов 38 минут (UTC).
Спутник запущен на полярную солнечно-синхронную орбиту с наклонением 98.4 градуса, в перигее он находится на высоте 640 километров над Землёй, в апогее – 830 километров над Землёй; период обращения - 1 час 40 минут.
Спутник имеет следующие характеристики: точность ориентации – 6 угловых минут, точность стабилизации – 0.0015 оборотов в секунду, скорость передачи данных – 5 мегабит в секунду.
Функционирование научной аппаратуры осуществляется по рабочим циклограммам. Основной режим – мониторинговые наблюдения, когда все приборы «РЭЛЕК» включены и работают одновременно. При этом обеспечивался регулярный сброс данных на Землю в объеме до 1.2 гигабайт в сутки.
Из-за потери связи со спутником «Вернов» период проведения научных измерений сократился до полугода: набор научных данных осуществлялся с 20 июля по 10 декабря 2014 года. Общее количество сеансов составило 1826, объём полученных данных - 62 гигабайта.
С 21 марта 2015 года решением государственной комиссии спутник «Вернов» был выведен из эксплуатации. Эксплуатировать спутник в будущем не планируется.
Эксперимент на спутнике «Вернов» осуществлен в рамках Федеральной космической программы Российской федерации на средства Федерального космического агентства.
С помощью спутника «Вернов» открыто несколько тысяч вспышек ультрафиолетового излучения, тем самым подтверждены данные спутника «Татьяна-2» о том, что подобные события проявляются в виде серий вспышек вдоль магнитного меридиана.
Зарегистрированы десятки всплесков низкочастотного (вистлеры) и высокочастотного радиоизлучения, вызванные грозами и электромагнитными возмущениями в ионосфере.
Обнаружено множество высыпаний электронов высоких энергий, в том числе зарегистрированы вариации потоков захваченных и высыпающихся электронов, обусловленные геомагнитной активностью.
Исследования электронов высоких энергий имеют не только научное, но и прикладное значение. Потоки энергичных заряженных частиц, образовавшиеся в солнечных вспышках или во время магнитных бурь, могут привести к повреждению и выходу из строя радиоэлектронной аппаратуры, установленной на космических аппаратах; представляют опасность для здоровья космонавтов, а в отдельных случаях пилотов и пассажиров авиалайнеров во время трансполярных перелётов. Кроме того, потоки энергичных заряженных частиц могут стать причиной нарушения коротковолновой связи в высокоширотных районах, а также приводить к сбоям в навигационных системах, снижению точности систем глобальной навигации и позиционирования.
Как оказалось, спутник «Вернов» также может регистрировать гамма-всплески, пришедшие из дальнего космоса. Гамма-всплески — это самые мощные процессы во Вселенной длительностью от долей секунд до нескольких минут, связанные с коллапсом массивных звёзд на завершающих этапах эволюции. Регистрация гамма-всплесков позволяет анализировать скорость звездообразования на различных эпохах развития нашей Вселенной, в том числе, и на ранней стадии, когда появлялись первые звёзды.
Впервые за последние несколько лет гамма-всплески регистрируются на российском спутнике. Ранее отечественные приборы устанавливались на зарубежных спутниках.
Первый гамма-всплеск был зарегистрирован 7 августа, второй – 11 октября. Космический гамма-телескоп НАСА «Ферми» (Fermi) также обнаружил в эти дни гамма-всплески.
В одной из последних работ над научными данными физики обнаружили, что спутник «Вернов» до потери связи с ним зарегистрировал несколько тысяч атмосферных вспышек света, среди которых могут быть спрайты, голубые струи, эльфы и другие. Эти вспышки бьют из атмосферы Земли вверх, представляя опасность для высотных авиаперелётов.
Атмосферные вспышки регистрировались в ультрафиолетовом и оптическом (красном) диапазоне. Среди них выявлены одиночные вспышки и очень сложные структуры. Сложные структуры наблюдаются также после отдельных коротких вспышек.
Одним из источников таких вспышек является молниевый разряд, а что ещё вызывает их появление – физики намерены выяснить в ходе дальнейшего детального анализа научных данных.
Кроме того, данные спутника «Вернов» в ближайшее время будут сравниваться с данными российского микроспутника «Чибис-М». Они имеют схожие задачи – предназначены для исследования радиационных процессов в околоземном космическом пространстве и атмосфере Земли. Также планируются совместные наблюдения и с наземными станциями.
Исследования явлений в околоземном космическом пространстве, проводившиеся на спутнике «Вернов», продолжатся на спутнике «Ломоносов», который планируется вывести на орбиту Земли в декабре этого года.