Ионозонд, УниверСат и не только: рекордное количество российских космических аппаратов запущено на орбиту

«Ионозонд», «УниверСат» и не только: рекордное количество российских космических аппаратов запущено на орбиту. Источник изображения: mechanik / фотобанк 123RF (представлено в иллюстративных целях)

Гелиогеофизические космические аппараты «Ионосфера-М» №1 и №2 системы «Ионозонд», а также 53 малых спутника были выведены на целевые орбиты 5 ноября. В числе попутной полезной нагрузки — 49 российских, российско-китайский, российско-зимбабвийский и два иранских космических аппарата. С учетом двух спутников «Ионосфера-М» одновременный запуск 51 отечественного космического аппарата поставил рекорд в истории космонавтики нашей страны. Чем интересен космический старт с научной точки зрения и в чем уникальность проекта «Ионозонд»?

Запуск спутников состоялся с космодрома Восточный в 02:18 МСК 5 ноября. Для доставки ценного груза на орбиту использовалась ракета-носитель «Союз-2.1б» с разгонным блоком «Фрегат». Это был 13-ый пуск российской ракеты-носителя в 2024 г.

Гелиогеофизические спутники «Ионосфера-М» созданы корпорацией «ВНИИЭМ» («Всероссийский научно-исследовательский институт электромеханики»). Их задачи — наблюдение за физическими явлениями в ионосфере* Земли, вызываемыми природными и антропогенными воздействиями, изменениями в структуре ионосферы, возмущениями электромагнитных полей. Эти космические аппараты также призваны следить за составом атмосферы (в том числе распределением озона в ее верхних слоях) и радиационной обстановкой. Масса одного такого спутника — 430 кг, средняя высота рабочей орбиты — 820 км, срок активной работы — пять лет.

«Ионосфера-М» №1 и №2 лягут в основу «Ионозонда» — первой в России космической системы наблюдения за гелиогеофизической обстановкой («космической погодой»). До этого ионосфера изучалась одиночными советскими (например, Космос 1809, Интеркосмос-19 и др.)  и иностранными (Aluet и др.) космическими аппаратами, а также комплексом на орбитальной станции «Мир», однако в 1990-е гг. исследования фактически прекратились. В дальнейшем «Ионозонд» дополнится еще двумя спутниками «Ионосфера» и аппаратом «Зонд-М». Задачи создаваемой системы — получение фундаментальных знаний об ионосфере Земли и постоянное наблюдение за околоземным космическим пространством.

В состав комплекса аппаратуры, установленной на спутниках «Ионосфера-М», входят приборы для изучения ионосферной плазмы, космической радиации, электромагнитных полей. В их числе — спектрометр плазмы и энергичной радиации, спектрометр галактических космических лучей и магнитосферной радиации, гамма-спектрометр, приёмник-анализатор электромагнитных волн в низкочастотном диапазоне. Спутники «Ионосфера-М» №3 и №4 также планируется оснастить приборами для исследования озонового слоя «Озонометр-ТМ». Комплекс аппаратуры разрабатывался Институтом космических исследований РАН в кооперации с другими научными институтами нашей страны, включая ВНИИЭМ, Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн имени Н.В. Пушкова РАН, Научно-исследовательский радиофизический институт Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского, Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ.

Подробнее о проекте корреспонденту «Научной России» рассказал заместитель научного руководителя проекта, ведущий научный сотрудник ИКИ РАН Михаил Менделевич Могилевский.

«Спутники “Ионосфера-М” выводятся на солнечно-синхронную орбиту. Особенность такого типа орбиты заключается в том, что эволюция орбиты компенсируется вращением Земли. В результате этого спутники пролетают над разными точками Земли в одно и то же местное время. Такая орбита удобна для сравнения результатов измерений на разных витках, — сказал М.М. Могилевский. — Сегодня первая пара спутников выведена на солнечно-синхронную орбиту, плоскость которой лежит в 09–21 ч местного времени; с помощью плазменных двигателей спутники будут разведены таким образом, чтобы находиться в противоположных сторонах этой орбиты. Это позволит чаще проводить измерения в выбранной области».

Орбита аппаратов подбиралась так, чтобы иметь возможность проводить мониторинг параметров ионосферной плазмы на всех широтах — измерения на борту спутников будут проводиться и в средних широтах, и на экваторе, и вблизи полюсов».

Чем интересна работа над проектом «Ионозонд»?

«Одна из особенностей проекта заключается в том, что такая система спутников создается впервые, и многие проблемы, встающие перед нами, оказываются непростыми из-за своей новизны. Одна из таких сложностей — необходимость измерять параметры ионосферной плазмы разными методами. Это приводит к тому, что у нас на относительно небольшом спутнике находятся и приемники, и передатчики. И, чтобы одни приборы не мешали своей работой другим, мы разнесли их по частоте», — пояснил М.М. Могилевский.

Наблюдение за ионосферой позволяет решать большой круг практических задач, среди которых можно выделить два крупных направления — вопросы радиовещания и радионавигации. В области радиовещания от состояния ионосферы зависит выбор частоты для связи. А что можно сказать о взаимосвязи изучения ионосферы и радионавигации?

«Упомянутая мною необходимость измерять один и тот же параметр ионосферы — скажем, электронную плотность — разными путями вызвана тем, что комплексное исследование состояния ионосферы очень важно с точки зрения решения практических задач в области радиовещания и радионавигации. В частности, при радионавигации (GPS, ГЛОНАСС) наибольшая задержка сигнала приходится как раз на ионосферу. Поэтому при определенном состоянии ионосферы радионавигационная ошибка может оказаться очень большой. И, если для средних широт условия в ионосфере можно моделировать, то в высоких широтах ситуация сложнее: из-за отсутствия солнечного излучения во время полярной ночи ионосфера над этими территориями формируется потоками частиц, приходящими из магнитосферы, и поэтому носит неоднородный характер во времени и пространстве. Но, скажем, для экипажей кораблей на Северном морском пути важно получать данные о состоянии высокоширотной ионосферы, чтобы правильно использовать сигналы навигационных спутников», — объяснил М.М. Могилевский.

Какие задачи позволит решать система «Ионозонд»?

«Проект “Ионозонд” включает два направления. Первое — это практическая деятельность, задачи мониторинга: непрерывное измерение параметров ионосферы. Второе направление — исследовательское: мы хотим найти ответы на нерешенные вопросы, связанные с ионосферой, и приборы, установленные на борту новых космических аппаратов, позволяют это сделать, — подчеркнул Михаил Менделевич Могилевский. — У нас уже накоплены определенные знания об ионосфере, но нам известно далеко не все. В частности, особый интерес для нас как раз представляет высокоширотная ионосфера: какие процессы и каким образом в ней происходят. Это важно именно с точки зрения фундаментальных исследований.

Другой вопрос, который также важен и интересен, — какое влияние оказывает на ионосферу деятельность человека. Например, линии электропередач, которыми мы опутали Землю, испускают излучение, попадающее в ионосферу и особым образом изменяющее состояние ионосферной плазмы. Для изучения этих процессов создаются специальные нагревные стенды, на которых проводятся управляемые эксперименты. Это тоже одна из задач, которая будет решаться в рамках проекта “Ионозонд”».

Прием информации со спутников «Ионосфера-М» и ее первичную обработку будет проводить государственная система космического мониторинга в составе Европейского, Сибирского и Дальневосточного центров Научно-исследовательского центра космической гидрометеорологии «Планета» Росгидромета с участием ИКИ РАН. ИКИ РАН также будет координировать научные исследования с использованием спутников.

Вместе с «Ионосферами» в космос отправились и другие интересные аппараты. В их числе — шесть малых спутников формата CubeSat, разработанных в рамках программы «УниверСат» российскими вузами, включая, например, МГТУ им. Н.Э. Баумана, МТУСИ, ДФУ. Университетские аппараты будут поставлять гидрометеорологические и гелиогеофизические данные в интересах Росгидромета. Приборы для спутников создавались в кооперации с институтами Росгидромета и РАН. 

На орбиту также отправились два международных спутника, предназначенных для дистанционного зондирования Земли: российско-китайский аппарат «Дружба АТУРК», созданный Амурским государственным университетом и Харбинским политехническим университетом, и российско-зимбабвийский спутник ZimSat-2, разработанный Юго-Западным государственным университетом и Национальным геопространственным и космическим агентством Зимбабве. Помимо этого, на «Союзе-2.1б» стартовали в космос два малых космических аппарата Ирана.

*Ионосфера — часть земной атмосферы на высотах от 50 до порядка 2 тыс. км, содержащая заряженные частицы (ионы и электроны), образующиеся под воздействием солнечного излучения. Эта особенность позволяет ионосфере проводить электричество, а также отражать или искажать радиосигналы

Источники 

Беседа с М.М. Могилевским 

Госкорпорация «Роскосмос» (официальный сайт). О задачах и научной аппаратуре гелиогеофизических спутников «Ионосфера-М»

Госкорпорация «Роскосмос» (официальный сайт). Состоялся успешный запуск малых космических аппаратов в рамках программы «УниверСат»

Госкорпорация «Роскосмос» (официальный сайт). На орбиту одновременно выведено рекордное число российских спутников

Госкорпорация «Роскосмос» (официальный сайт). Ракета «Союз-2.1б» с двумя гелиогеофизическими спутниками «Ионосфера-М» стартовала с Восточного

Госкорпорация «Роскосмос» (официальный сайт). Два гелиогеофизических спутника «Ионосфера-М» выведены на орбиту

Госкорпорация «Роскосмос» (официальный сайт). Информационные пресс-киты. Запуск гелиогеофизических спутников «Ионосфера-М» № 1 и № 2

Источник изображения на превью: mechanik / фотобанк 123RF 


Источник