Более полугода назад, 28 апреля был выведен на орбиту и начал работать спутник «Ломоносов». О результатах шестимесячной работы и планах на будущее рассказали сотрудники НИИЯФ МГУ Сергей Игоревич Свертилов, ведущий научный сотрудник, и Иван Васильевич Яшин, начальник отдела главного конструктора.
Иван Яшин подробно рассказал, как устроен спутник «Ломоносов»: «Аппарат разделён на две части: служебную платформу и комплекс научной аппаратуры. Служебная платформа – это базовый космический аппарат (КА), выполненный на основе космической платформы «Канопус-В», обеспечивающий функционирование всей научной аппаратуры. В его задачи входят обеспечение выдачи электропитания, ориентации аппарата в пространстве, передачи получаемой научной информации на Землю, приёма с Земли команд управления и их трансляции на бортовые системы. Кроме того, обеспечивается система теплового режима аппаратуры».
По словам Ивана Васильевича, служебная платформа работает очень хорошо, то есть сразу после вывода на орбиту, аппарат принял нужную орбитальную ориентацию, при которой одна часть приборов направлена всё время на Землю, а другая часть – от Земли. Тепловой режим обеспечивается разного рода нагревателями на аппарате, управляемыми командами от бортового комплекса управления, при этом для всех научных приборов обеспечиваются те температурные диапазоны, которые были заданы в ТЗ.
На самом деле аппаратура работает в условиях температур, близких к комнатным, несмотря на то, что она находится в безвоздушном пространстве, при этом часть витка она находится на солнце, часть витка – в тени. Тепловой режим обеспечен в полном объёме.
«За всё время работы аппарата было примерно 140 сеансов связи с наземными измерительными системами, - рассказывает Иван Яшин, - бывали сбросы со сбойной информацией, но так как она принимается одновременно на два наземных комплекса приёма информации, то потери информации не было. Служебная платформа за полгода показала себя с наилучшей стороны».
Далее Иван Васильевич перешёл к научной аппаратуре: «Она была включена практически сразу после вывода спутника на орбиту. Мы начали включать сначала самые не энергоёмкие и более-менее простые приборы – ДЭПРОН, ИМИСС-1, ЭЛФИН-Л, регистрирующие потоки радиации. Потом был включён комплекс приборов БДРГ и ШОК, которые направлены на регистрацию гамма-всплесков.
Последним был включён прибор ТУС, причём там была сложная механическая операция по выдвижению штанги, которая прошла успешно, после этого прибор был включён, и сейчас он работает благополучно. За время работы были выявлены некоторые внутренние дефекты, которые мы не могли отследить в ходе наземной экспериментальной отработки, но благодаря тому, что есть технологический образец на Земле, программное обеспечение (ПО) было доработано, после чего прибор ТУС стал способен работать в штатном режиме».
О приборе ТУС добавляет Сергей Игоревич Свертилов: «Задача прибора заключается в том, чтобы отбирать события, связанные именно с регистрацией космических частиц на фоне, например, событий, которые происходят в атмосфере Земли. Сейчас работа выполнена, и прибор регистрирует явления, связанные с высотными разрядами, которые проявляются как транзиентные атмосферные явления, а также регистрирует события, которые можно рассматривать в качестве кандидатов в частицы космических лучей (галактических или метагалактических)».
Затем Сергей Игоревич рассказал о научной составляющей космической миссии: «Основная цель – исследование экстремальных процессов во Вселенной, а именно космических лучей предельно высоких энергий, космических гамма-всплесков, транзиентных явлений в атмосфере Земли и процессов ускорения высыпания частиц в магнитосфере. Все эти явления имеют случайный характер, поэтому наблюдения сводятся к набору статистики, то есть аппаратура включена, работает и ждёт, когда произойдёт то или иное событие. На первом этапе был очень важный период, когда мы оптимизировали работу аппаратуры под регистрацию того или иного события.
Дальнейшая задача заключается в том, чтобы добирать статистику. Что касается гамма-всплесков, то для их регистрации в составе аппаратуры три прибора: БДРГ – монитор гамма-всплесков, ШОК – оптические камеры широкого поля и прибор UFFO – комбинация из рентгеновского детектора UBAT, который позволяет получать изображение и с какой-то определенной точностью определять направление на источник, и оптического телескопа SMТ, который может оперативно наводиться за время меньше одной секунды.
Сейчас система отбора требуемых событий отлажена, мы зарегистрировали 13 космических гамма-всплесков, а также, так называемый, магнетар - нейтронная звезда с очень сильным магнитным полем, которая даёт серии вспышек гамма-излучения. Мы зарегистрировали 5 вспышек от такого объекта.
Кроме того, прибор, в частности БДРГ, может регистрировать по тормозному излучению и электроны, которые высыпаются из радиационных поясов или ускоряются в магнитосфере Земли. Таких событий зарегистрировано очень большое количество, они происходят регулярно.
Следует особо отметить совместные наблюдения с баллонами в рамках международного проекта BARREL (Balloon Array for Radiation belt Relativistic Electron Losses / Система воздушных шаров для измерения высыпаний релятивистских электронов радиационного пояса) Американского Космического Агентства NASA. Запускаются баллоны в определённую точку над поверхностью Земли и ждут, когда в этом месте произойдёт высыпание. Обычно это делают в полярных областях, в этом году их запускали со шведского космического полигона в городе Кируна. Особый интерес представляет ситуация, когда мы можем проводить наблюдения одновременно с полётом этого баллона. В результате мы получаем картину и в пространстве, и во времени, что важно для исследований этого явления.
Что касается планов, то я бы отметил в первую очередь задачу синхронизации наблюдений в гамма-диапазоне и в оптике. К настоящему времени отлажена система, когда по триггеру гамма-детектора оптическая камера фиксирует изображение. Но надо ждать событий, а они достаточно редкие, чтобы зарегистрировать их полёт должен длиться достаточно долго, в течение месяцев.
Ещё одной задачей является одновременное наблюдение событий, как космическими, так и наземными средствами, потому что не исключено, что гамма-всплески сопровождаются генерацией нейтрино или гравитационных волн. Это очень важный момент исследования, когда мы регистрируем наши события на борту одновременно с наземными установками, например, нейтринными телескопами или гравитационно-волновыми антеннами.
Нами было зарегистрировано одно нейтринное событие, но детекторы, к сожалению, в это время находились в таком положении, что не могли видеть источник, тем не менее, первый опыт всё-таки был. Мы планируем продолжить такие наблюдения, и здесь важно обеспечить оперативный сброс информации со спутника. Таким образом, по данным измерений других установок (наземных и других спутников) мы определяем, сможем ли мы увидеть событие или нет».
На вопрос бывают ли технические сбои во время работы «Ломоносова», Сергей Игоревич ответил: «Сбои электроники безусловно бывают, но это, как правило, приводит к зависанию бортового процессора, что, однако, не приводит к потери всей информации, которая хранится на борту в течение времени, которого хватает на то, чтобы можно было повторить передачу».
В конце интервью Иван Яшин подвел итоги и поделился ожиданиями от космической миссии: «За первые полгода включились все научные приборы. С ними идёт работа, как по получению научной информации, так и по изменению некоторых внутренних режимов работы. Пока что аппаратура работает, и научная информация регулярно поступает 2 раза в сутки, за один сброс информации мы получаем примерно 3 Гбайт. Весь объём накопленной информации составляет уже больше терабайта.
Мы планируем, что отработаем заявленные 3 года. Мы планируем дорабатывать ПО. Самые интересные данные будут получены, когда ряд приборов будет работать в связке, то есть они будут одновременно регистрировать, интересующие нас, события в разных диапазонах электромагнитного спектра.
Так как целью исследований на спутнике «Ломоносов» является изучение новых плохо изученных явлений, то каждый день может дать нам что-то интересное. Уже были зарегистрированы и гамма-всплески, и повторяющиеся гамма-всплески от магнетара, как в нашей Галактике, так и в обозримой Вселенной».
Сергей Свертилов добавил: «Природа так сложно устроена, что одно физическое явление всегда происходит на фоне других. Наша задача заключается в том, чтобы научиться идентифицировать разные типы явлений.
К примеру, детектор гамма-квантов измеряет скорости счёта гамма-излучения в разных энергетических диапазонах. Их возрастания могут быть разной природы, как астрофизической (от космических гамма-всплесков), так и связанной, например, с солнечными вспышками, с атмосферными гамма-всплесками и высыпаниями электронов из радиационных поясов. Все эти явления совершенно разноплановые, одна из задач миссии, научиться их правильно определять и различать».