Инв. № 000/0022-14
Исследования в приповерхностной зоне МКС плазменно-волновых процессов взаимодействия сверхбольших космических аппаратов с ионосферой
(шифр: «Обстановка (1 этап)»)
Постановщик:
, д. ф.-м. н., профессор, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН).
Экспедиции с МКС-35 по МКС-40, продолжается
Область исследования: влияние космической погоды на состояние среднеширотной и приэкваториальной ионосферы
Плазменные процессы сопровождаются электромагнитными излучениями в низкочастотном диапазоне (менее 20 Мгц), что является их отличительной особенностью. Для изучения и прогнозирования "космической погоды" необходимы постоянные глобальные наблюдения. В частности, экологический плазменно-волновой мониторинг околоземного космоса поможет измерить важные параметры "космической погоды".
Космический эксперимент «Обстановка (1 этап)» нацелен на измерение электрического потенциала РС МКС относительно окружающей плазмы и анализ возможности негативного влияния изменений потенциала на функционирование МКС и её составных частей. Поставленная цель достигается путем проведения комбинированной волновой диагностики (КВД), которая позволяет в широком диапазоне частот, включая и постоянные поля, исследовать мощность электрических, электростатических и магнитных полей, а также спектр флуктуаций частиц плазмы.
Краткое описание эксперимента
Реализация эксперимента осуществляется при помощи установленного на РС МКС научного комплекса ПВК (плазменно-волновой комплекс), позволяющего решать задачи по измерению физических параметров тепловой плазмы, электрических и магнитных полей, спектров надтепловых электронов (от 10 эВ до 10 кэВ), электромагнитных волн в ближней зоне РС МКС (не более 3 м от поверхности станции), а также вариаций потенциала МКС.
Структурно комплекс ПВК можно разделить на три составные части:
Блок хранения телеметрической информации (БХТИ), размещенный внутри СМ РС МКС. Комплекс волновой диагностики КВД1 с комплектом датчиков КД1, установленных на штанге ШКД1. Комплекс волновой диагностики КВД2 с комплектом датчиков КД2, установленных на штанге ШКД2.Блоки КВД 1, КВД2 и штанги ШКД1, ШКД2 расположены на внешней поверхности СМ РС МКС и крепятся к ней с помощью специально разработанных и изготовленных механических адаптеров МАД1 и МАД2. Схема расположения блоков КВД1, КВД2 и штанг ШКД1, ШКД2 на внешней стороне СМ РС МКС представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Схема расположения блоков КВД1, КВД2 и штанг ШКД1, ШКД2 на внешней стороне СМ РС МКС
ПВК представляет собой ряд научных приборов, имеющих как самостоятельное, так и взаимосвязанное функциональное назначение, а также ряд аппаратурных средств, предназначенных для управления режимами работы научных приборов, систем сбора, обработки и хранения данных измерений, обеспечения связи с бортовыми системами РС МКС, поддержания теплового режима. Функциональная блок-схема ПВК, представленная на рисунке 2 иллюстрирует логику взаимодействия между компонентами ПВК и системами СМ РС МКС.
Рисунок 2 – Функциональная блок-схема ПВК
Следует отметить, что практически впервые на СМ РС МКС концентратор сети, расположенный в БХТИ (BSTM) внутри СМ, обеспечивает Ethernet связь, как с бортом СМ (по двум логическим интерфейсам), так и межблочную связь внутри ПВК (связь БХТИ с управляемыми блоками DACU1 и DACU 2, находящимися вне СМ).
Использование результатов эксперимента на Земле
Долговременный мониторинг параметров ионосферы и некоторых областей магнитосферы с борта МКС может оказать неоценимую помощь для потребителей текущей информации о состоянии ионосферы (радиосвязь, ГЛОНАС, GPS).
Использование результатов эксперимента для освоения космоса
Плазменные процессы – составная часть "космической погоды". Такой подход основан на одной из современных физических идей – взгляд на плазму, в том числе плазму в космическом пространстве, как на динамическую среду с заряженными частицами, включая протоны от солнечных вспышек, и широким спектром плазменных волновых движений и неоднородностей. Непрерывные наблюдения необходимы для исследований орбитальных, суточных и сезонных вариаций процессов взаимодействия МКС с окружающей средой.
Ожидаемые результаты
КЭ "Обстановка (1 этап)" проводится в обеспечение создания банка данных однокомпонентных измерений электромагнитных полей около МКС при воздействии факторов ОКП, включая воздействия искусственного происхождения. Результаты будут использованы в области прикладной геофизики, экологии, для прогноза космической погоды и корректировки эксплуатационных требований изделий РКТ.
Публикации
Геофизические исследования с использованием инфраструктуры Российского сегмента МКС. Рабочая группа по правовому обеспечению создания и научной деятельности Объединенного института космических исследований, 25 апреля 2013 г., ИКИ РАН. Klimov S. I., Grushin V. A., Novikov D. I., Zelenyi L. M., Belyakova L. D., Korepanov V. E.,Ferencz Cs., J. Lichtenberger, L. Bodnar, S. Szalai, M.-P. Gough, B. Kirov, G. Stanev, K. Georgieva, H. Rothkaehl. International Experiments Onboard the Russian Segment of the International Space Station in the Frame of the Space Weather Program. “Obstanovka 1-st stage” (Interaction and Charge progect). Fifth Workshop Solar Influences on the Magnetosphere, Ionosphere and Atmosphere. Nessebar, Bulgaria, 3-7 June 2013. , , . Мониторинг электромагнитной обстановки в окрестности международной космической станции. Первые результаты. Девятая ежегодная конференция «Физика плазмы в солнечной системе», 10-14 февраля 2014г., ИКИ РАН. Сборник тезисов, с. 75.
