Оптико-радиофизический комплекс аппаратуры для исследования свечений верхней атмосферы Земли

В рамках научно-технической программы Союзного государства «Разработка базовых элементов, технологий создания и применения орбитальных и наземных средств многофункциональной космической системы» («Космос–НТ») НИИПФП им. А.Н. Севченко БГУ совместно с ИЗМИРАН разрабатывается научная аппаратура для космического эксперимента «Диагностика», ориентированного на спутниковый мониторинг околоземной среды и эффектов природных и техногенных воздействий. Данный эксперимент включен в перечень экспериментов по направлению «Геофизика и околоземное космическое пространство» в рамках долгосрочной программы научно-прикладных исследований и экспериментов на Российском сегменте Международной космической станции.
Разработке и изготовлению подлежит оптико-радиофизический комплекс (ОРФК), предназначенный для:
– измерения оптических и плазменных параметров атмосферы и ионосферы в высотном диапазоне до 90–400 км, мониторинг их регулярной и неоднородно-волновой структуры (в зависимости от характера и интенсивности различных источников воздействия);
– исследований физических явлений в околоземном космическом пространстве, обусловленных естественными (природными) источниками возмущений и техногенными воздействиями, с акцентом на исследование модификаций атмосферы и ионосферы, вызываемых мощными наземными нагревными стендами;
– отработки технических средств и методов мониторинга околоземного космического пространства, в том числе эффектов глобальных и региональных возмущений параметров атмосферы и ионосферы Земли вследствие природных и техногенных катастроф;
– повышения достоверности прогнозирования природных и чрезвычайных техногенных событий путём интеграции данных космического и наземного сегментов.
Научная аппаратура ОРФК включает в свой состав:
– модуль оптический (МО);
– модуль радиофизический (МР).
МО предназначен для проведения исследований по следующим направлениям: исследование ночного свечения атмосферы; исследование оптических явлений, связанных с высотными электрическими разрядами; исследование оптических явлений, связанных с воздействием мощных радиоволн («нагревных» стендов) на ионосферу.
МО состоит из блока оптических датчиков и блока сбора информации.
Блок оптических датчиков состоит из: датчика вертикальных распределений; датчика регистрации изображений; датчика гидроксильных свечений, системы пространственного сканирования.
Датчик вертикальных распределений предназначен для регистрации пространственно-временных распределений эмиссий атомарного кислорода на длинах волн 557,7 нм (на высотах 110–130 км), 630,0 нм (на высотах 290–320 км), азота на длине волны 427,8 нм.
Датчик регистрации изображений предназначен для регистрации спектрозональных изображений эмиссий, связанных с высотными электрическими разрядами, с помощью матричного приемника излучения.
Датчика гидроксильных свечений предназначен для регистрации спектрально-временного и пространственного распределения ночных свечений гидроксильных эмиссий и эмиссий, связанных с высотными электрическими разрядами в диапазоне длин волн 350–1040 нм на высотах от 90 до 300 км.
Система пространственного сканирования предназначена для наведения и удержания полей зрения оптических модулей на объект исследования.
Блок сбора информации обеспечивает тестирование и управление режимами работы оптических датчиков, записи данных и служебной информации, взаимодействие блока оптических датчиков со служебными системами спутника.
Модуль радиофизический состоит из радиочастотного анализатора спектра и регистратора полного электронного содержания (измеритель ПЭС).
Радиочастотный анализатор спектра представляет собой измеритель спектра радиочастотных шумов естественного и искусственного происхождения в диапазоне от 100 кГц до 48 МГц. В качестве дополнительного модуля в приборе используется резонансный импедансный зонд, предназначенный для измерения плазменного резонанса вдоль орбиты космического аппарата и параметров плазменных неоднородностей.
Измеритель ПЭС предназначен для определения высотного распределения электронной концентрации ионосферы Земли (от основания ионосферы до высоты низкоорбитального космического аппарата) по данным радиозатменных измерений амплитудных и фазовых задержек сигналов космических аппаратов глобальных навигационных систем GPS/ГЛОНАСС.