Специалисты центра коллективного пользования «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения (ЦКП «СЦСТИ») Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с коллегами из Института прикладной геофизики им. академика Е.К. Федорова (ИПГ) провели калибровку оборудования для российского метеорологического спутника «Электро-Л» № 3. Запуск космического аппарата, который будет поставлять информацию об изменениях погодных условий Роскосмосу, Росгидромету и Всемирной метеорологической организации, состоялся 24 декабря 2019 г. с космодрома Байконур.
«Электро-Л» – это российский космический комплекс, осуществляющий мониторинг гидрометеорологических параметров в видимом и инфракрасном диапазоне. Его основная задача – оперативно поставлять информацию об изменении погодных условий Государственной корпорации по космической деятельности «Роскосмос», Федеральной службе по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды и Всемирной метеорологической организации. Проект разрабатывается в Научно-производственном объединении имени С.А. Лавочкина с 2001 года. Сейчас на геостационарной орбите в 36000 км работает спутник «Электро-Л» №2, а 24 декабря 2019 г. в космос был запущен метеорологический спутник «Электро-Л» № 3. Планируется, что он займет свое место на геостационарной орбите и будет постоянно находиться над одной и той же точкой на поверхности Земли, а именно над экватором, примерно в 140 км от островного государства Науру.
Сотрудник ФИАН монтирует ВУСС-Э на системе двухкоординатного перемещения перед установкой в экспериментальный объем станции «Космос» ЦКП «СЦСТИ». Фото Вероники Болоневой.
Для этого аппарата сотрудники ИЯФ СО РАН совместно со своими коллегами из ИПГ и Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) откалибровали прибор «Измеритель мощности солнечного излучения» (ультрафиолетовый солнечный спектрометр) – ВУСС-Э. Работы проводились на станции «Космос» ЦКП «СЦСТИ». Методика проведения измерений была разработана и аттестована в сотрудничестве с Сибирским научно-исследовательским институтом метрологии (СНИИМ).
«Прибор будет наблюдать за одним из важных компонентов космической погоды – за интенсивностью излучения Солнца, на так называемой линии Лайман-альфа, – рассказывает старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат физико-математических наук Антон Николенко. – Это излучение с длиной волны 121.6 нанометра генерируется возбужденными атомами водорода, входящими в состав Солнца. Интенсивность этого излучения является хорошим индикатором состояния Солнца, которое полностью определяет космическую погоду вблизи нашей планеты, порождает магнитные бури, определяет состояние верхних слоев земной атмосферы, влияет на качество радиосвязи и на многие другие аспекты нашей жизни».
По словам специалиста, излучение этой длины волны невидимо для человеческого глаза и не проходит сквозь атмосферу, и, следовательно, для его наблюдения требуется специальная аппаратура, расположенная в космосе. Как ожидается, ВУСС-Э в течение многих лет будет измерять мощность солнечного излучения именно на этой длине волны 24 часа в сутки и семь дней в неделю.
«Для этого прибор смонтирован на кронштейне солнечной панели космического аппарата, которая, благодаря специальному механизму, поворачивается в сторону Солнца. Также этот прибор может регистрировать Лайман-альфа излучение, рассеянное земной атмосферой. Это очень ценная информация, необходимая для изучения космической погоды. Процедура калибровки ВУСС-Э заключалась в том, что мы измеряли соответствие между показаниями прибора и реальным потоком фотонов, попадающим в него. Без такой калибровки измерения существенно теряют свою достоверность», – поясняет Антон Николенко
По словам ученого, для калибровки космического оборудования необходимо выделить из широкого спектрального потока фотоны определенной энергии. В данном случае это фотоны с энергией около 10 эВ. Для этого на станции установлен монохроматор на основе дифракционной решетки. Точное значение потока определяется при помощи эталонного детектора, изготовленного в Физико-техническом институте имени А. Ф. Иоффе РАН (ФТИ им. А. Ф. Иоффе) и прокалиброванного в национальном метрологическом центре Германии PTB (Physicalisch-Technische Bundesanstalt).
"Зная точное значение интенсивности потока фотонов, мы можем калибровать всевозможные приемники, которые помещаются в вакуумную камеру нашей станции. Мы, как правило, делаем калибровку с погрешностью от двух до десяти процентов», – отметил специалист.
Калибровка ВУСС – это далеко не единственные работы, проводимые в ЦКП «СЦСТИ» для космических исследований.
«Самые интересные события на Солнце можно наблюдать в области вакуумного ультрафиолета и мягкого рентгена. Например, как происходит выброс замагниченной плазмы, и каким образом магнитное поле возвращает ее обратно, структуру и динамику развития выбросов солнечного вещества в окружающий космос и многие другие интересные и важные для космической погоды процессы. Именно поэтому к нам обращаются наши коллеги из астрофизических лабораторий с задачами по тестированию различной аппаратуры космического базирования» – добавляет Антон Николенко.
ЦКП «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения» специализируется на фундаментальных и прикладных работах, связанных с использованием пучков синхротронного и терагерцового излучения, на разработке и создании экспериментальной аппаратуры и оборудования для таких работ, на разработке и создании специализированных источников синхротронного и терагерцового излучения. Ежегодно ЦКП предоставляет услуги по профилю своей деятельности десяткам российских (СО РАН, РАН и пр.) и зарубежных организаций.