«Международная научно-техническая конференция АкАдемический микроспутник Чибис-М Результаты, уРоки, пеРспективы Москва, ики ран 03–07 февраля 2014 года Программа москва 2014 03 февраля 2014 г. (понедельник) Приезд ...»

Ф е д е ра л ь н о е г о с уд а р с т в е н н о е б ю д ж е т н о е у ч р е ж д е н и е н а у к и

институт космических исследований российской академии наук

( и к и ра н )

Международная научно-техническая конференция

АкАдемический микроспутник

Чибис-М

Результаты, уРоки, пеРспективы

Москва, ики ран

03–07 февраля 2014 года Программа москва 2014 03 февраля 2014 г. (понедельник) Приезд участников конференции и размещение в гостинице 11:00–15:00 Экскурсия в «Научно-производственное объединение имени С. А. Лавочкина»

15:00–18:00 Заседание рабочих групп ИКИ РАН, ком. 200, 16:00–16:30 Перерыв на кофе, чай Coffee break Выставочный зал, секция А-4, 1-й этаж 04 февраля 2014 г. (вторник) Центр отображения, секция А-4, 2-й этаж 10:30–11:00 Регистрация участников Секция А-4, холл 2-го этажа 11:00–11:30 Зелёный Л. М. (ИКИ РАН) Zelenyi L. M.

Opening of the conference.

Открытие конференции.

The main results of the Chibis-M Основные результаты проекта project «Чибис-М»

11:30–12:00 Панасюк М. И. (НИИЯФ МГУ) Panasyuk M. I.

To the model of global tranК модели глобальной генераsient events generation in the ции транзиентных энергичных atmosphere явлений в атмосфере Coffee break 12:00–12:30 Перерыв на кофе, чай Выставочный зал, секция А-4, 1-й этаж 12:30–13:00 Богомолов А. А., Богомо- Bogomolov А. А., Bogomoлов В. В., Гарипов Г. К., Сверти- lov V. V., Garipov G. K., Svertiлов С. И., Яшин И. В. (НИИЯФ lov S. I., Yashin I. V.

The main results of experiment МГУ) Основные результаты экспе- with RGD instrument on-board римента с прибором РГД на Chibis-M microsatellite микроспутнике «Чибис-М»

13:00–13:30 Гарипов Г. К. (НИИЯФ МГУ) Garipov G. K.

Review of SINP MSU space Обзор космических экспериexperiments Tatiana, Compass-2, ментов НИИЯФ МГУ «ТатьяTatiana-2, Chibis-M for study на», «Компас-2», «Татьяна-2», of night atmosphere airglow and «Чибис-М» по изучению transient optical phenomena свечения ночной атмосферы и транзиентных оптических явлений 13:30–14:00 Гуревич А. В. (ФИАН) TBD 14:00–15:00 Обед Dinner 15:00–15:30 Ferencz Cs, Lichtenberger J., Steinbach P., Szegedi P., Dsa M. V. (Space Research Group, Etvs University, BLElectronics Space Research, Hungary) First results on Chibis-M VLF monitoring operation in Space Weather application 15:30–16:00 Мареев Е. А. (ИПФ РАН) Mareev E. A.

What could give microsatellites Что могли бы дать микроfor the study of the global electric спутники для исследования circuit?

глобальной электрической цепи?

Coffee break 16:00–16:30 Перерыв на кофе, чай Выставочный зал, секция А-4, 1-й этаж 16:30–17:00 Steinbach P., Ferencz Cs., Lichtenberger J., Ferencz O. E., Szegedi P. (Space Research Group, 18:00–20:00 Коктейль 09:30–10:00 Регистрация участников 10:00–10:30 Климов С. И., Козлов И.В, Klimov S., Kozlov I., Ryabova A., Программа наземных экспериментов, скоординированных с «Чибис-М»

10:30–11:00 Евтушенко А. А., Кутерин Ф. А., Evtushenko A. A., Kuterin F. A., Моделирование воздействий discharges influence on the высотных разрядов на хими- chemical balance and emissions 11:00–11:30 Ерохин Н. С., Артёха С. Н. Erohin N. S., Arteha S. N.

Структурные характеристики electric field in thunderstorm электрического поля в грозовой облачности 11:30–12:00 Климов С. И. (ИКИ РАН) Klimov S. I.

Методические аспекты измеmeasuring electrical components рений электрической компоELF-VLF emissions on microненты КНЧ-ОНЧ-излучений 12:00–12:30 Перерыв на кофе, чай 12:30–13:00 Назаров В. Н., Назиров Р. Р., Nazarov V., Nazirov R., ZeleЗелёный Л. М., Ангаров В. Н., nyi L., Angarov V., Batanov O., Батанов O. В., Эйсмонт Н. А., Eismont N., V.Gotlib, Karedin V., Козлов И. В., Ледков А., Мель- Ryabova A., Sukhanov A., Tretiaник А. П., Родин В. Г., Рябова kov A.., Papkov A., Karpenko S., А. Д., Суханов А. А., Третьяков †Bodnar I., Shmelauer Ya.

А. Е. (ИКИ РАН), Папков А. П. Ground segment for microsatellite Chibis-M: learned lessons (НИЛАКТ РОСТО), Карпенко С. О. (СКАНЕКС), †Бод- after two years of operations Research, Hungary), Шмелауэр Я. (UFA CzAV) «Чибис-М»: полученные уроки после двух лет полёта 13:00–13:30 Ледков А., Эйсмонт Н., На- Ledkov A., Eismont N., Naзиров Р., Назаренко А., Наза- zirov R., Nazarenko A., Анализ опыта эксплуатации Analysis of operating experience подготовки проекта космиче- processing of the spacecraft’s ского аппарата для исследова- project to explore the processes ния процессов генерирования of generating radiation in the 13:30–14:00 Лизунов А. А. (ОАО «ВПК Lizunov A. A.

МС «Чибис», опыт эксплуатации и рекомендации на 15:00–15:30 Васюник А. Е. (Дворец науч Vasynik A. E.

нотехнического творчества 15:30–16:00 Дудкин Д. Ф., Проненко В. А. Dudkin D., Pronenko V.

Излучение линий высокоmicrosatellite вольтных передач, обнаруженные микроспутником 16:00–16:30 Перерыв на кофе, чай аэрокосмический университет верхних ступеней ракет-носителей «Союз» для проведения краткосрочных экспериментов 09:30–10:00 Регистрация участников 10:00–10:20 Туганов В. Ф. (ИКИ РАН) Tuganov V. F.

Важность наблюдений высоhigh-frequency gamma spectrum кочастотного спектра гаммаin lightning discharges 10:20–10:40 Анохин М. В., Галкин В. И., Anokhin M. V., Galkin V. I., Дитлов В. А., Дубов А. Е., Ditlov V. A., Dubov A. E., KoКоролёв А. Г., Макарычев С. В. rolev A. G., Makarychev S. V.

Синхронное исследование volume density distribution of дифференциального распре- cosmic ray induced electrical деления объемной плотности charge in microelectronics mateиндуцированного космиче- rial in onboard environment of скими лучами электрического the International Space Station заряда в материале микро- (ISS) and Chibis AI microsatelэлектроники в полетных усло- lite (experiment proposal) 10:40–11:10 Ангаров В. Н., Калюжный А. В., Angarov V. N., Kalyuzhniy A. V., Козлов В. М., Крючков А. А., Kozlov V. M., Kryuchkov A. A., Шестаков С. А. (СКБ КП ИКИ Design-technological results 11:10–11:40 Готлиб В. М., Долгоносов М. С. Gotlib V. M., Dolgonosov M. S., 11:40–12:00 Бондаренко А. В., Докуча- Bondarenko A. V., Doев И. В., Котцов В. А. (ИКИ kuchaev I. V., Kottsov V. A.

Опыт работы цифровой фото- the Chibis-M microspacecraft 12:00–12:30 Перерыв на кофе, чай 13:00–13:30 Пилипенко В., Климов С. (ИКИ Pilipenko V., Dudkin D., KorepaРАН), Дудкин Д., Корепанов В. nov V., Klimov S.

(ЛЦ ИКИ НАНГКА Украины) ULF emissions in the upper ionosphere detected by the electric ионосфере по данным электрического датчика микроспутника «Чибис-М»

13:30–14:00 Папков А. П. (НИЛАКТ 15:00–15:20 Петров В. Л. (НПП «Даурия») Petrov V. L.

Малая космическая платфор- Small space platform for the 15:20–15:40 Розин П. (НПП «Даурия») Rozin P.

15:40–16:00 Соболев И. (НПП «Даурия») Sobolev A. I.

Система электроснабжения.

16:00–16:30 Ангаров В. Н., Назаров В. Н., Angarov V. N., Nazarov V. N., Родин В. Г., Готлиб В. М., Rodin V. G., Gotlib V. M., DolДолгоносов М. С., Козлов И. В. gonosov M. S., Kozlov I. V.

16:30–16:50 Климов С. И., Новиков Д. И. Klimov S. I., Novikov D. I.

ческие вопросы реализации space experiment Trabant (projкосмического экспери- ect Chibis-EMChM) 16:50–18:00 Подведение итогов конференции 10:00–12:00 Рабочие группы по проектам 12:00–12:30 Перерыв на кофе, чай Coffee break Программный комитет академик РАН Л.М. Зелёный — председатель профессор С.И. Климов — зам. председателя академик РАН А.В. Гуревич Организационный комитет И. В. Козлов — председатель Е. А. Антоненко — секретарь Контактная информация Антоненко Елена Александровна: +7 916-612-51- Климов Станислав Иванович: +7 916 705-68- Международная научно-техническая конференция АкАдемический микроспутник Результаты, уРоки, пеРспективы First results on CHiBis VlF monitoring operation in spaCe WeatHer appliCation Csaba Ferencz1, Jnos Lichtenberger1, Pter Steinbach1,2, Pter Szegedi3, Melinda V. Dsa Space Research Group, Etvs University, [email protected], tel: +36-1-3722906, H-1117 Budapest, Pzmny P.s. 1/a, Hungary MTA-ELTE Research Group for Geophysics, Geology and Space Science, steinb@ sas.elte.hu, tel: +36 1 3722906, H-1117 Budapest, Pzmny P.s. 1/a, Hungary BL-Electronics Space Research, [email protected], tel.: +36-26-363620, H-2083 Solymr, Sport u. 5, Hungary SAS3 wave analyzer and VLF experiment on board of CHIBIS, operating properly since scientific program start, provides real time monitoring operation by calculated dynamic spectra, compressed FFT of wide-band VLF sensor (sampled at 78 125 Hz) data. This mode has enabled effective investigation of VLF wave intensities in the topside ionosphere, without the need of large satellite telemetry resource. Quick-looks of monitoring data are available at: http://elteflash.elte.hu/ chibis/sas/monitor/.

A subset of monitoring data, acquired in sub-polar satellite passes (geomagnetic latitudes >45°) were selected for a case study investigation. Qualitative review of these records showed, as expected, clear ELF/VLF intensity enhancements in the auroral regions. In order to have first order quantitative relation between the occurrence of these intensifications and actual geomagnetic/Solar conditions, simple data processing was performed in monitoring data set, recorded during 1.5 year of CHIBIS operation. Wave power data, obtained by the averaged spectra in the DC-5 kHz, 5…10 kHz, 10…20 kHz and 20…40 kHz bands were compared to global kp and high latitude ae indices. Preliminary statistical results exhibit varying emissions in different frequency bands, according to geomagnetic activity, and prove the necessity of continuous e.m. monitoring of the terrestrial plasma environment.

Csaba Ferencz — Prof., sci. advisor Jnos Lichtenberger — Dr., senior research fellow Pter Steinbach — PhD, research fellow results oF WaVeForm analysis in CHiBis sas3 Burst VlF reCords Pter Steinbach1,2, Csaba Ferencz1, Jnos Lichtenberger1, Orsolya E. Ferencz1, Pter Szegedi Space Research Group, Etvs University, [email protected], tel: +36-1-3722906, H-1117 Budapest, Pzmny P.s. 1/a, Hungary MTA-ELTE Research Group for Geophysics, Geology and Space Science, steinb@ sas.elte.hu, tel: +36 1 3722906, H-1117 Budapest, Pzmny P.s. 1/a, Hungary BL-Electronics Space Research, [email protected], tel.: +36-26-363620, H-2083 Solymr, Sport u. 5, Hungary SAS3 ELF-VLF wave instrument on board of CHIBIS micro-satellite operates properly, and has recorded ~1300 time domain waveform data segments, overall ~160 minutes of VLF data of electric and magnetic sensors, in the period of Mar.

2012 – Oct. 2013. This data base was processed, applying specific event detection software, optimized for identifying and analyzing lightning generated fractional-hop whistlers in the satellite burst recordings. This mass data processing resulted in reliable statistics of whistler occurrences at different latitudes, daytimes. Dispersion values of the detected whistler signals exhibits dependence in geomagnetic latitudes, due to oblique propagation in the ionosphere. Detailed UWB oblique propagation investigations were also completed in selected events to verify the mass processing results. UWB impulse propagation modeling in the ionosphere was applied to describe the probable 3D propagation topology of low latitude whistler pairs, and still unexplained; first time observed whistler triplets in CHIBIS records.

Unusual emissions accompanied to fractional hop whistlers, the STW whistlers were first time observed in case of short path fractional-hop (0+) whistlers in CHIBIS records. Comparison study of STW event, recorded by SAS3-CHIBIS and earlier observations of STWs, recorded at higher altitude satellite missions was performed, using a real full-wave UWB propagation code.

Pter Steinbach — PhD, research fellow Csaba Ferencz — Prof., sci. advisor Jnos Lichtenberger — Dr., senior research fellow Orsolya E. Ferencz — PhD, research fellow on-Board data aCquisition and Control Computer system For spaCe appliCations Jnos Nagy, Sndor Szalai, Andrs Balzs, Klmn Balajthy, Attila Baksa, Blint Sdor, Istvn Horvth, Zoltn Plos Institute for Particle and Nuclear Physics, Wigner Research Centre for Physics, Hungarian Academy of Sciences (Wigner RCP) We present the on-board data acquisition system developed by us through two experiments, one around the Earth and the other one on interplanetary orbit, where common tasks e.g. data acquisition, control of experiments and special tasks e.g.

control of Lander unit by autonomous fault tolerant system had to be solved. Such applications can be adapted on nanosatellites, e.g. Chibis-2, for control and data acquisition tasks.

We participated in the development of the RPC (Rosetta Plasma Consortium) plasma physical device of the orbiter unit and the central computer of the landing unit in the Rosetta program which was launched by the European Space Agency (ESA) in 2004. It takes 10 years until the device can land on the surface of a comet.

The on-board computer of landing unit (CDMS) controls the whole landing operation, holds radio communication with the Earth, switches on and off instruments, controls the anchoring system and power. Due to the basic task of CDMS the basic core ensures fault tolerance by implementation of two DPUs.

The main goal of Plasma Wave Complex (PWC, Obstanovka in Russian) system is to study dynamic processes in the magnetosphere and ionosphere accompanied by a variety of electromagnetic phenomena by means of a permanent longterm observation site onboard the International Space Station (ISS). The computer system of PWC which has been developed by our engineers is a distributed intelligence system working in its own local network of three processors. This network structure has the advantage of increased data acquisition capacity, reliability and fulfills special requirements of electronic isolation between experiments and onboard electronics. The PWC system contains eleven sensors to collect data.

The software solution of different tasks of the two experiments is briefly described in the presentation.

Jnos Nagy — [email protected] group leader, +36-1- Sndor Szalai — [email protected] professor, +36-1- Andrs Balzs — [email protected] design engineer, +36-1- Klmn Balajthy — [email protected] design engineer, +36-1- Attila Baksa — [email protected] design engineer, +36-1- Blint Sdor — [email protected] design engineer, +36-1- Istvn Horvth — [email protected] design engineer+36-1- Zoltn Plos — [email protected] design engineer +36-1- КонсТруКТорсКо-ТехнологичесКие резульТаТы лёТных исПыТаний миКросПуТниКа «чибис-м»

В. Н. Ангаров, А. В. Калюжный, В. М. Козлов, А. А. Крючков, Летуновский В. В., А. А. Новиков, С. А. Наганов, С. А. Шестаков Специальное конструкторское бюро космического приборостроения Института космических исследований Российской академии наук, Таруса, Россия (СКБ КП ИКИ РАН) Рассмотрена правильность конструкторской проработки микроспутника (МС) и транспортно-пускового контейнера (ТПК). Отмечено, что идеология построения МС «вокруг» комплекса научной аппаратуры (КНА) оправдана. Такой подход к проектированию МС является новым и отличается от идеологии малых и больших спутников.

Подтверждена правильность технических решений по конструкции и основным бортовым системам МС. Конструкция МС с ТПК выдержала все механические нагрузки на активном участке выведения, в условиях трёхмесячного хранения на российском сегменте Международной космической станции (РС МКС) и в процессе отделения МС от ТПК, установленного на транспортном грузовом корабле (ТГК) «Прогресс М-13М».

Повторно (миссия МС «Колибри») подтверждена реализуемость технической концепции безопасной и надёжной доставки МС на орбиту по схеме ТГК – МКС – ТГК, проработаны варианты действий при различных нештатных ситуациях. Все механические узлы ТПК и механизмы развёртывания антенно-фидерных устройств, солнечных батарей МС отработали штатно.

Реализованы возможности значительного увеличения полётного ресурса систем и, соответственно, продолжительности полёта МС за счёт старта с более высокой орбиты. Это создало дополнительные возможности производить измерения с помощью КНА.

Введённый вновь в проекте «Чибис-М» способ заряда буферной батареи на борту ТГК «Прогресс» перед отделением МС показал эффективность и целесообразность. Потенциально, проведение ограниченного обслуживания на борту ТГК полезно дополнить некоторыми другими функциями, которые могут быть реализуемы в следующих проектах.

Проведён анализ решений построения КНА. Предложенная разработчиками реализация работы по «событиям» с использованием триггеров опробована и показала положительные результаты.

Опыт двухлетней эксплуатации МС имеет практическое значение для использования в следующих проектах. Анализ полученных удачных решений, а также ошибок позволит перейти на новый уровень технической реализации.

miCrosatellite CHiBis-м FligHt tests results V. N. Angarov, А. V. Kalyuzhny, V. М. Kozlov, А. А. Kryuchkov, V. V. Letunovsky, А. А. Novikov, S. А. Naganov, S. А. Shestakov Special Design Department of the Space Research Institute, Tarusa, Russia (SKB KP IKI RAN) Having examined the propriety of the microsatellite (MS) and the transporter-launcher container’s (TLC) engineering study one can say that the idea of MS construction on the basis of scientific instrument complex (SIC) proved to be right. This MS design approach is a new one and differs from the common pattern of small and big satellites construction.

Basic engineering solutions on MS design and primary onboard systems proved to be correct. MS with TLC construction got through all mechanical tests in the launching phase under the conditions of three-month storage on ISS Russian Segment (ISS RS) and in the course of MS separation of TLC installed on Progress M-13M transport cargo vehicle (TCV).

Again (mission MS Colibri) the feasibility study of MS safe and reliable insertion into orbit according to the pattern: TCV-ISS-TCV proved to be successful; all possible reactions in different emergency situations have been trashed out.

All TLC mechanical engineering assemblies and MS antenna feeder systems and solar cell battery deployment mechanisms have been tested satisfactorily.

System on-orbit life has been increased and MS mission duration launched from a higher orbit has been increased accordingly. It makes data receiving and transmitting with the help of scientific instrument complex much easier.

The method of bypass accumulator charging aboard TCV Progress before MS separation used again in Chibis-M proved to be successful.

It is advisable to add some more functions to TCV limited service that can be developed in future projects.

Scientific instrument complex construction feasibility study has been done.

Event triggers put forward by engineers have been tested with positive results.

Results yielded in the course of MS two-year operation experience can be used in future projects. Analysis of success and errors will take engineering implementation to a new higher level.

синхронное исследование дифференциального расПределения объёмной ПлоТносТи индуцированного КосмичесКими лучами элеКТричесКого заряда в маТериале миКроэлеКТрониКи в ПолёТных условиях мКс и миКросПуТниКа «чибис-аи» (Предложение эКсПерименТа) М. В. Анохин1,2, В. И. Галкин2, В. А. Дитлов3, А. Е. Дубов1, А. Г. Королёв1, С. В. Макарычев Специальное конструкторское бюро космического приборостроения Института космических исследований Российской академии наук, Таруса, Россия (СКБ КП ИКИ РАН) Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ) Институт теоретической и экспериментальной физики имени А. И. Алиханова, Москва, Россия (ИТЭФ) Как показали прикладные космические эксперименты последних лет, использование существующих методик предсказания стойкости микроэлектроники с использованием традиционных критериальных параметров, таких как полная доза, линейная передача энергии, поток и флюенс, приводят в ряде случаев к тысячекратным ошибкам в предсказании срока активного функционирования аппаратуры.

Предлагаемый эксперимент позволяет проверить эффективность применения иного критериального подхода, основанного на оценке данных о дифференциальных распределениях объёмной плотности электрического заряда в треках первичных и вторичных частиц. Такие распределения дают картину радиационной обстановки в месте нахождения детектора с точки зрения локальных последствий воздействия ионизирующих частиц на структуру чувствительного элемента аппаратуры.

Особый интерес представляет проведение синхронных измерений с помощью идентичных приборов, установленных на МКС и микроспутнике.

В этом случае появляются дополнительные возможности для выделения в зарядовом спектре компоненты, относящейся к вторичному излучению, и создаётся хорошая экспериментальная ситуация для оценки зависимости спектральной интенсивности вторичного излучения от массы космического аппарата.

Полученная информация может быть использована при создании наземных испытательных стендов низкоинтенсивного радиационного воздействия, где выбор источника осуществляется по критерию соответствия указанных зарядовых распределений для наземной и бортовой радиационной обстановки. В то же время эти данные могут оказаться полезными и для решения фундаментальных задач космофизики, заключая в себе информацию о событиях, не поддающихся регистрации с помощью других типов детекторов.

В качестве основного детектора — зарядового спектрометра (ДЗС) предлагается использовать матрицу КМОП (Active Pixels Sensors). Одновременно с исследованием дифференциального распределения плотности заряда, образуемого космическими лучами на МКС и микроспутнике «Чибис», предполагается исследовать распределение частоты событий, связанных с изменением архитектуры кристалла в чувствительной области, а также временную эволюцию таких событий. Подобные измерения до сих пор не проводились.

Наземный физический макет экспериментального прибора был создан и испытан в поле плутоний-бериллиевого источника. Обработка проводилась с помощью специального программного продукта для идентификации и классификации трековых событий.

В случае успешного проведения эксперимента разработанный образец прибора может быть усовершенствован с целью применения в качестве низкобюджетного, малогабаритного и энергоэкономичного средства оценки радиационной обстановки на микроспутниках и других космических аппаратах в составе систем управления. С учётом микродозиметрических возможностей такого прибора можно ожидать, что он будет представлять интерес и для проведения биологически релевантной оценки радиационной обстановки в пилотируемых полётах.

Анохин Михаил Всеволодович — СКБ КП ИКИ РАН, НИИЯФ МГУ, старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, доцент, [email protected], Галкин Владимир Игоревич — НИИЯФ МГУ, профессор, доктор физико-математических наук, 232161181; [email protected], 495-714-15- Дитлов Валерий Анатольевич — ИТЭФ, ведущий научный сотрудник, доктор физикоматематических наук, [email protected], Дубов Андрей Евгеньевич — СКБ КП ИКИ РАН, младший научный сотрудник, [email protected], Королёв Александр Григорьевич — СКБ КП ИКИ РАН, программист, anokhin@skbkp.

tarusa.ru. Макарычев Сергей Владимирович — СКБ КП ИКИ РАН, программист, [email protected], synCHronous study oF diFFerential Volume density distriBution oF CosmiC ray induCed eleCtriCal CHarge in miCroeleCtroniCs material in onBoard enVironment oF tHe international spaCe station (iss) and CHiBis ai miCrosatellite (experiment proposal) M. V. Anokhin1,2, V. I. Galkin2, V. A. Ditlov3, A. E. Dubov1, A. G. Korolev1, S. V. Makarychev Special Design Department of the Space Research Institute, Tarusa, Russia (SKB KP IKI RAN) Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics Lomonosov Moscow State University (MSU SINP) Institute for Theoretical and Experimental Physics (ITEP) (Russian Federation State Scientific Center), Moscow, Russia As the applied space experiments of last years demonstrate, the existence methods of microelectronics radiation hardness prediction based on traditional criterial parameters such as full dose, linear energy transmission (LET), flux and fluence in some cases get to three order mistakes in prediction of active operation period of devices.

The proposed experiment allows verifying the effectiveness of the new criterial approach based on data analysis of differential distributions of volume density of cosmic ray induced electrical charge in tracks of primary and secondary particles. Such distributions give a picture of radiation environment at the detector place in terms of ionizing particles local resulting influence to the structure of sensitive elements of the equipment.

The particular interest is to fulfill synchronous measurements with the aid of identical devices mounted on ISS and microsatellite. That provides the additional possibilities for extracting in charge spectrum the component related to secondary emission. Also, a good experimental situation arises for estimation of secondary emission spectral intensity dependence on space vehicle mass.

The information obtained can be than used in making industrial low-intensity radiation test equipment, for which the source is taken by the criteria of space and earth radiation conditions correspondence in the above mentioned charge distributions. At the same time these data might be helpful in solving of the fundamental cosmophysics problems as soon as bearing the information about events that cannot be registrated by other detector types.

As the basic detector — charge spectrometer (DCS) we suggest to use an active pixel sensor matrix device. Simultaneously with the study of the differential charge density distribution formed by cosmic rays on the ISS and microsatellite CHIBIS it is supposed to explore the frequency distribution of the events associated with changes in the chip architecture in a sensitive volume, as well as the temporal evolution of such events. This kind of measurements has not yet been ever conducted.

Laboratory physical prototype of the experimental device is designed and tested in the radiation field of a lead-beryllium source. Data processing was carried out with special software for the identification and classification of track events.

If the experiment will be successful, the designed sample device might be than improved to be used as low-cost, compact and energy efficient means of the radiation situation assessment on microsattelites and other spacecrafts as an element of control systems. Taking into account microdosymetry possibilities of such a device, one can expected for that to be of interest to apply for biologically relevant assessment of radiation environment in manned missions.

о возможносТи исПользования верхних сТуПеней раКеТ-носиТелей «союз» для Проведения КраТКосрочных эКсПерименТов в Космосе И. В. Белоконов, И. А. Тимбай Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет) (СГАУ) Целью работы является исследование возможности использования верхних ступеней ракет-носителей «Союз» после отделения полезной нагрузки для проведения краткосрочных экспериментов в космосе (до трёх суток) с научной аппаратурой, размещённой в переходном отсеке.

Проведён анализ неуправляемого движения относительно центра масс верхней ступени ракеты-носителя «Союз» и сформированы вероятностные модели начальных условий углового движения ступени после отделения полезной нагрузки. Получены аналитические выражения функции распределения и плотности вероятности углов ориентации, правильность которых подтверждена численным моделированием.

Выявлены особенности движения верхней ступени, проявляющиеся в сохранении угловой ориентации, достаточной для успешного решения навигационной задачи по сигналам систем ГЛОНАСС / GPS и задачи связи с использованием низковысотной системы связи GlobalStar. Это обеспечит пространственно-временную привязку результатов научных измерений и передачу их на Землю непосредственно постановщикам экспериментов, минуя наземные центры управления полётом.

Исследованы вероятности решения навигационной задачи при «холодном», «теплом» и «горячем» режиме включения навигационного приёмника. Также исследованы вероятности существования непрерывных сеансов передачи данных различной длительности. Например, вероятность решения навигационной задачи и наличия сеанса связи длительностью не менее 5 минут на интервале времени, равному орбитальному периоду движения верхней ступени, составляет не менее 0,85.

Таким образом, показана принципиальная возможность дополнительного использования верхней ступени ракет-носителей «Союз» как платформы для проведения краткосрочных экспериментов в космосе. Для лётной проверки обсуждаемой концепции проведения попутных экспериментов на верхних ступенях ракет-носителей «Союз» разработан автономный модуль контроля параметров движения.

Белоконов Игорь Витальевич — доктор технических наук, профессор, заведующий межвузовской кафедрой космических исследований, [email protected] Тимбай Иван Александрович — доктор технических наук, профессор, профессор межвузовской кафедрой космических исследований, [email protected] researCH oF tHe possiBility oF tHe use tHe upper stages oF roCkets soyuz For Carrying out oF sHort-term experiments in spaCe I. V. Belokonov, I. А. Timbai Samara State Aerospace University named after academician S. P. Korolev (National Research University) The aim of paper is research the possibility of use the upper stages of the carrier rockets Soyuz after payload separation for short-term experiments in space (up to three days) with scientific equipment placed in the transfer compartment.

The uncontrolled motion of the Soyuz carrier rocket upper stage around its mass center is analyzed. The stochastic models of initial conditions of attitude motion for upper stage are formulated. Obtained the analytical expressions for the probability density function and cumulative distribution function of the orientation angles which confirmed by numerical simulation.

Revealed the movement features of the upper stage which shown in preservation of certain angular orientation during the time, sufficient for the successful solutions of navigation and communication problems using the navigation systems GLONASS / GPS and low-altitude satellite communication network GlobalStar.

This ensures the time-position binding the results of scientific measurements and transmits them directly to the customer bypassing ground control centers.

The probabilities of the navigation solution in the “cold”, “warm” and “hot” navigation receiver modes are investigated. Also are investigated the probabilities of the availability of the data sessions of different durations. For example, the probability of navigation solution and communication session availability at least 5 minutes at the upper stage orbit is not less than 0.85.

Thus, the principal possibility of utilization the upper stage rocket Soyuz as a platform for short-term experiments in space is shown. For flight verification of discussed the experiments concept on the upper stage rocket Soyuz designed autonomous motion control module.

основные резульТаТы эКсПерименТа с Прибором ргд на миКросПуТниКе «чибис-м»

А. А. Богомолов1, В. В. Богомолов1,2, Г. К. Гарипов1, С. И. Свертилов1,2, И. В. Яшин Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ) МГУ, физический факультет Прибор РГД (рентген-гамма-детектор) является частью комплекса научной аппаратуры «Гроза», устанавливаемой на микроспутнике «Чибис-М»

для изучения высотных атмосферных разрядов. Рентген-гамма-детектор предназначен для регистрации спорадических возрастаний (всплесков) жёсткого рентгеновского и гамма-излучения (диапазон энергий фотонов 0,02…1,0 МэВ) высотных атмосферных разрядов. Детекторный узел прибора РГД состоит из трёх детекторов жёсткого рентгеновского и гамма-излучения (50…500 кэВ) и одного детектора — гамма-спектрометра (0,05…1,0 МэВ), выполненных на основе сцинтиллятора NaI(Tl) с размерами — 5,01, и 5,02,0 см соответственно. Каждый сцинтиллятор просматривается фотоумножителем (ФЭУ) Hamamatsu R1306 с диаметром фотокатода 5,0 см.

Оси всех детекторов сонаправлены и ориентированы в местный надир.

Мониторинговые данные прибора РГД представляют собой непрерывно накапливаемый временной ряд числа отсчётов в каждом из четырёх сцинтилляционных детекторов прибора за интервал времени 1,6 с. Кроме мониторингового временного ряда прибор РГД может формировать более подробные всплесковые массивы данных. Это происходит по триггеру, который может быть внутренним, т.е. вырабатываться на основе анализа показаний в самом приборе РГД, или внешним: в этом случае подробные данные РГД фиксируются на основе анализа показаний других приборов. Получено указание на то, что после триггера прибора РЧА наблюдается увеличение среднего темпа счета гамма-квантов, что может свидетельствовать о возможной генерации гамма-излучения во время грозовых разрядов.

Богомолов Андрей Владимирович — старший научный сотрудник, кандидат физикоматематических наук, [email protected], 939-51- Богомолов Виталий Владимирович — доцент, кандидат физико-математических наук, [email protected], 939-51- Гарипов Гали Карымович — старший научный сотрудник [email protected], 939-44- Свертилов Сергей Игоревич — профессор, доктор физико-математических наук, sis@ coronas.ru, 939-51- Яшин Иван Васильевич — заведующий лабораторией, кандидат физико-математических наук, [email protected], 939-18- tHe main results oF experiment WitH rgd instrument on-Board CHiBis-m miCro-satellite А. А. Bogomolov1, V. V. Bogomolov1,2, G. K. Garipov1, S. I. Svertilov1,2, I. V. Yashin Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics Lomonosov Moscow State University (MSU SINP) MSU, Physical Department The RGD instrument (Rentgen-Gamma detector) is the part of Groza number of instruments on-board Chibis-M micro-satellite for studying high-altitude atmospheric discharges. The RGD instrument is intended for detection of sporadic hard X-ray and gamma ray bursts (flashes) from high-altitude atmospheric discharges in the energy range 0.02…1.0 МeV. The RGD instrument detector unit consists from three X-ray and gamma ray detectors (50…500 кeV) and one gammaray detector-spectrometer (0.05…1.0 МeV). All detectors made from NaI(Tl) scintillator with 5.01.0 and 5.02.0 cm respectively. Each scintillator is viewed by photomultiplier tube (PMT) Hamamatsu R1306 with 5.0 сm photocatode diameter.

The all detector axe are collinear and directed to the Nadir. The RGD instrument monitor data are the time sets of counts accumulated continuously in the each of four scintillator detector for time intervals 1.6 s. Besides the monitor time set the RGD instrument is capable to obtain the more detailed burst data arrays. They are formed by trigger, which can be as internal, i.e. produced as the result pf RGD instrument own data analysis, as external produced as the result of analysis of other Groza instrument data. In both cases the detailed data are stored in the instrument memory. To the present it was obtained that some indication on gamma-quantum mean count rate increasing after the RChA instrument trigger is observed. It may indicate on possible gamma quanta generation during the thunderstorms which are detected by RChA instrument.

Bogomolov Аndrey — senior scientist [email protected], 939-51- Bogomolov Vitaly — associate professor [email protected], 939-51- Garipov Gali — senior scientist [email protected], 939-44- Svartilov Sergey — professor [email protected], 939-51- Yashin Ivan — head of laboratory [email protected], 939-18- оПыТ рабоТы цифровой фоТоКамеры на миКросПуТниКе «чибис-м»

А. В. Бондаренко, И. В. Докучаев, В. А. Котцов Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) Входящая в состав комплекса научной аппаратуры «Гроза» микроспутника «Чибис-М» цифровая фотокамера (ЦФК) RT-1020DC-G предназначена для изучения новых физических механизмов в грозовых атмосферных разрядах. Использование ЦФК для фиксации вспышки молний для дальнейшей их идентификации с одновременно наблюдаемыми физическими явлениями. Съёмка выполняется в кольцевом цикле наблюдения с запоминанием грозовых вспышек по синхронизации от приборов регистрации одновременных событий.

Описана конструкция цифровой камеры и её размещение на аппарате в составе научного комплекса. Рассмотрены особенности её функционирования, алгоритмы работы в полёте, обработки телеметрии, дана оценка применения и рекомендации по улучшению эксперимента.

Бондаренко Андрей Викторович — главный специалист, [email protected], (495) 789-93- Докучаев Игорь Вадимович — ведущий специалист, [email protected], (495) 789-93- Котцов Владимир Александрович — научный сотрудник, [email protected], (495) 333-64- experienCe oF a digital Camera on tHe «CHiBis-m» miCro spaCeCraFt A. V. Bondarenko, I. V. Dokuchaev, V. A. Kottov Space Research Institute of Russian Academy of Sciences (IKI RAN) Being a part of a complex of the scientific equipment Groza of the Chibis-M micro spacecraft the digital camera RT-1020DC-G is intended for studying of new physical mechanisms in lightning atmospheric discharges. Digital camera use for fixing of flash of lightnings for their further identification with at the same time observed physical phenomena. Shooting is carried out in a loop cycle of supervision with storing of storm flashes on synchronization from devices of registration of simultaneous events.

The design of the digital camera and its placement on the spacecraft as a part of the scientific complex is described. Features of its functioning, algorithms of work in flight, telemetry processing are considered, the assessment of application and the recommendation about experiment improvement is given.

фоТореалисТичная Трёхмерной модель миКросПуТниКа «чибис-м» и визуализация вывода его на орбиТу средсТвами КомПьюТерной графиКи и анимации А. Е. Васюник Московский городской Дворец детского (юношеского) творчества (МГДД(Ю)Т) при поддержке Московского авиационного института (Национального исследовательского университета) (МАИ), научный руководитель Першина Н. А.

Создание наглядного мультимедийного пособия по устройству и назначению микроспутника нацелено на популяризацию космической тематики.

Микроспутник «Чибис-М» выбран объектом моделирования, как значимый с инженерной стороны, уникальный по техническому исполнению космический аппарат.

Для реализации поставленной цели обозначены следующие задачи:

• создание3Dмоделимикроспутника«Чибис»

• обзортехническиххарактеристикспутника • визуализациявыводамикроспутниканаорбиту • демонстрацияраскрытиярабочейаппаратуры Для решения поставленных задач применён полный цикл современных мультимедийных средств и цифровых технологий.

Работа в трёхмерном пространстве осуществлена средствами 3D-редактора Блендер.

Дальнейшее прикладное назначение. Трёхмерную модель микроспутника и анимационный ролик можно рассматривать как самостоятельные продукты, объединённые одной тематикой. Студентам 3D-модель предлагается использовать для разработки виртуальных сценариев поведения микроспутника на орбите. Общее мультимедийное приложение может использоваться как наглядное пособие в школах и вузах.

Научная новизна работы. По прототипу микроспутника «Чибис-М» создана с фотографической достоверностью виртуальная модель, анимирована и помещена в космическое окружение. Научно-популярное изложение творчески и эмоционально переосмыслено, что и делает работу привлекательной для любой аудитории.

Практическая полезность Анимационный фильм «Космические исследования Земли» неоднократно демонстрировался на различных мероприятиях научно-технической направленности. Работа экспонировалась на авиакосмическом салоне «МАКС-2013» и на Первом Всероссийском Форуме «Будущие интеллектуальные лидеры России».

Копия фильма передана директору Мемориального музея космонавтики космонавту Лазуткину А. И. в качестве виртуального экспоната.

Васюник Артём Евгеньевич — [email protected], 8(916) 682-86- pHotorealistiC 3d model oF miCrosatellite CHiBis-m and Visualization orBiting it on tHe orBit By Computer grapHiCs and animation А. Е. Vasynik DNTTM, supported by Moscow Aviation Institute (National Research University) (MAI) The creation of graphical multimedia manual of c configuration application of microsattelite aimed at popularization of space subjects. Microsatellite Chibis-M is selected as the object for modeling as significant from the engineering side, unique in its technical execution spacecraft.

To achieve this goal the following objectives: создание 3D-модели микроспутника «Чибис»

• Overviewthetechnicalcharacteristicsofsatellite.

• visualizationoutputmicrosatelliteintoorbit.

• Demonstrationopeningworkingequipment.

To solve the problems applied full cycle of modern multimedia and digital technologies. Work performed in three-dimensional space by means of 3D editor Blender.

Further application. Three-dimensional model of the microsatellite and animation can be regarded as independent products, united by one theme. 3D model students can use to develop virtual life scenarios microsatellite in orbit. Total multimedia application mogzhet used as a teaching aid in schools and universities Scientific novelty. Prototype microsatellite Chibis-M was created with photographic authenticity virtual model, animated and placed in the space environment.

Scientific presentation artistic and emotional, it makes an attractive information for all audiences.

The practical utility. Animated film “Space research of the Earth” many times demonstrated at various scientific events The project was exhibited at the Air Show MAKS-2013 and on the First All-Russian Forum “Future intellectual leaders of Russia”.

Copy of the film is given to the Director of the Memorial Museum of Cosmonautics cosmonaut Alexander Lazutkin as a virtual exhibit.

Vasynik Artem — [email protected], 8 (916) 682-86- обзор КосмичесКих эКсПерименТов ниияф мгу «ТаТьяна», «КомПас-2», «ТаТьяна-2», «чибис-м» По изучению свечения ночной аТмосферы и ТранзиенТных оПТичесКих явлений от имени исследовательских групп «Татьяна», «Компас-2», «Татьяна-2», «чибис-м»

Г. К. Гарипов Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ), МГУ, физический факультет В этом докладе представлены основные результаты изучения свечения атмосферы и транзиентных оптических явлений, выполняемых НИИЯФ МГУ в космических экспериментах на спутниках. Обсуждается глобальное распределение зарегистрированных событий, высота их зарождения, мощность излучения, связь с геофизическими факторами, влажностью, облачностью, радиоизлучением и параметрами орбиты. Рассмотрены особые, взаимосвязанные события, так называемые, пространственно распределённые серии вспышек, которые наблюдаются независимо от облачности на огромных территориях, соизмеримых с площадью континентов и, так называемые, локальные серии вспышек, которые наблюдаются над облаками, на площадях сравнимых с площадью грозовых образований. Приводятся примеры совместных исследований транзиентных оптических явлений и радиосигналов на борту спутника и примеры совместного изучения пространственно распределённых серий вспышек зарегистрированных в безоблачных районах при наблюдениях из космоса с молниями, зарегистрированными глобальной сетью станций регистрации молний с помощью низкочастотных радиопримников наземного базирования.

Гарипов Гали Карымович — старший научный сотрудник, [email protected] reVieW oF sinp msu spaCe experiments tatiana, Compass-2, tatiana-2, CHiBis-m For study oF nigHt atmospHere airgloW and transient optiCal pHenomena»

on BeHalF oF tHe tatiana, Compass-2, tatiana-2, CHiBis -m sCienCe teams G. K. Garipov Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics Lomonosov Moscow State University (MSU SINP), MSU, Physical Department In this report presented the main results of the study airglow and transient optical phenomena performed by SINP MSU in space experiments on satellites.

Global distribution of recorded events, the height of their origin, power of radiation and their relation with geophysical factors, clouds, radio waves and orbit parameters are discussed. Interrelated events so-called, spatially distributed series and socalled, local series are considered. Spatially distributed series of events are observed above huge territory independent to clouds cover, comparable to the area of the continents, whereas local series are observed above areas of thunderstorm clouds and in measurements, spatially distributed series are registered for several thousand kilometers along the orbit of the satellite, while local series are registered along the satellite orbit whose length does not exceed dimensions of thunderstorm formations are shown. Several examples are given of joint research of transient optical phenomena and radio signals on board the satellite and examples of joint study of geographical coordinates of spatially distributed series of flashes occurring in cloudless regions registered from space with lightings registered by global network of lightning registration stations with help of low-frequency ground-based radio receivers.

Garipov G. K. — stаff researcher, [email protected] КороТКие внуТриоблачные разряды в ТроПосфере земли В. М. Готлиб, М. С. Долгоносов, В. Н. Каредин Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) В докладе приведены краткие характеристики приборов Комплекса научной аппаратуры микроспутника «Чибис-М», с помощью которых было зафиксировано радио и оптическое излучение коротких молниевых разрядов в высотных грозовых облаках.

Даны статистические данные двухлетней работы микроспутника по регистрации таких разрядов, гистограммы распределения разрядов по локальному времени и географическому району, характеристики излучение в УКВ-диапазоне, инфракрасной и ультрафиолетовой области спектра.

Рассматриваются некоторые физические механизмы возникновения таких разрядов.

CompaCt intraCloud disCHarges in eartH’s tropospHere V.M. Gotlib, M.S. Dolgonosov, V.N. Karedin Space Research Institute of Russian Academy of Sciences (IKI RAN) The report provides a brief description of scientific equipment devices microsatellite CHIBIS-M, with which it was recorded by radio and optical radiation compact lightning discharges in high thunderclouds.

Given statistics 2 years operation of the microsatellite, discharges histogram on local time and geographic area, radiation characteristics in the VHF band, the infrared and ultraviolet region of the spectrum. Some physical mechanisms leading to the generation of such discharges will be discussed.

сПорадичесКие миКроразряды и высоКочасТоТный радиошум в верхней аТмосфере земли В. М. Готлиб, М. С. Долгоносов, В. Н. Каредин Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) В докладе приведены краткие характеристики Радиочастотного анализатора, входящего в состав микроспутника «Чибис-М». В тропосферном грозовом фронте с помощью этого прибора зафиксированы спорадические микроразряды, которые генерируют радиоизлучение в УКВ-диапазоне (26…48 МГц). Характер этих разрядов дискретен во времени и пространству.

Это явление не нашло отражения в специальной литературе и требует отдельного обсуждения. Приведены примеры записи, временные и пространственные параметры излучения. Рассматриваются некоторые физические механизмы наблюдаемого явления.

miCrodisCHarges and sporadiC HigH FrequenCy radio noise in tHe eartH’s upper atmospHere V.M. Gotlib, M.S. Dolgonosov, V.N. Karedin, D.I. Iudin Space Research Institute of Russian Academy of Sciences (IKI RAN) The report provides a brief description of radio frequency analyzer and data collected by this instrument as a part of the microsatellite CHIBIS-M during 17 months of successful operation. In tropospheric thunderstorms with this instrument sporadic microdischarges in the VHF band (26-48 MHz) were recorded.

Probably, that the nature of these discharges is discrete in time and space. This phenomenon was not mentioned in the literature and requires a separate discussion.

We are going to provide examples of records, the temporal and spatial parameters of radiation. Finally we will discuss some of the physical mechanisms of the observed phenomena.

излучение линий высоКовольТных Передач, обнаруженные миКросПуТниКом «чибис-м»

Д. Ф. Дудкин, В. А. Проненко Львовский центр Института космических исследований Национальной академии наук Украины и Национального космического агентства Украины (ЛЦ ИКИ НАНУ НКАУ) Исследование влияния на околоземное космическое пространство низкочастотных (НЧ) электромагнитных (ЭМ) полей техногенного происхождения представляет значительный интерес. К источникам таких НЧЭМ-полей относятся, в частности, электростанции, линии электропередач, промышленные объекты и т.д., которые вызывают различные ионосферные явления, изменения ЭМ поля и параметров плазмы в ионосфере. Последствия воздействия этих источников на состояние ионосферы в настоящее время неизвестны.

Спутниковый мониторинг с расширенной наземной поддержкой является лучшим инструментом для наблюдения воздействия НЧ-ЭМ-энергии как в глобальном, так и в локальном масштабах. ЭМ-эффекты, вызванные наземными источниками, наблюдаются уже с момента запуска первых научных спутников. В частности, было зафиксировано существенное увеличение интенсивности высокочастотных ЭМ-шумов над Евро-азиатским континентом. Также было подтверждено, что естественное ЭМ-поле в околоземном пространстве сильно «загрязнено» человеческой деятельностью.

Одним из таких обнаруженных в ионосфере и магнитосфере эффектов является гармоническое излучение линий электропередач — PLHR (Power Line Harmonic Radiation). Линии электропередач могут иметь протяжённость до нескольких тысяч километров и представляют собой антенны — источники ЭМ поля. Токи в них могут достигать нескольких тысяч ампер и содержать, кроме основной частоты, ещё и высшие гармоники, эффективность излучения которых повышается с ростом их порядка (частоты).

В докладе представлены результаты измерений излучения линий высоковольтных передач, полученных с борта микроспутника «Чибис-М». Представленные данные подтверждают, что сигналы от линий электропередач непосредственно проникают на высоты ионосферы, что, в свою очередь, не находит убедительного теоретического обоснования. Рассмотренные экспериментальные факты должны стимулировать развитие исследований взаимодействия мощных НЧ-ЭМ-полей, связанных с постоянным ростом выработки электроэнергии и другими техногенными факторами, с плазмой околоземного космического пространства и их соответствующим влиянием на космическую погоду.

Дудкин Денис Фёдорович — младший научный сотрудник, [email protected], + Проненко Вера Александровна — кандидат технических наук, заведующий лабораторией электромагнитных исследований, [email protected], + poWer lines HarmoniC radiation oBserVed By CHiBis-m miCrosatellite D. Dudkin, V. Pronenko Lviv Centre of Institute for Space Research National Academy of Sciences and National Space Agency of Ukraine (LCISR NASU-SSAU) Investigation of influence on near-Earth space environment of anthropogenic very low frequency (VLF) electromagnetic (EM) fields is of great interest. In particular, the sources of such fields are the power plants, power lines, industrial facilities etc., which produce different ionospheric phenomena, EM field and ionospheric plasma parameters variation. The effects of these sources on the ionospheric state are not currently known.

Satellite monitoring with extended ground-based support is the best opportunity for observation of VLF EM energy impact, both in global and local scales. EM effects of the ground-based sources are observed since the first scientific satellites launch. Particularly, the significant increase of high-frequency EM noise intensity was recorded over the Euro-Asian continent. It was also confirmed that the natural EM field in the near-Earth space are strongly «contaminated» by human activity.

One such observed ionospheric and magnetospheric effect is the power line harmonic radiation (PLHR). Power lines may have length up to several thousand kilometers and are similar to a long antenna — the source of EM field. Currents in them can reach several thousand amperes and, besides the basic frequency, contain higher harmonics, which radiation efficiency increases with their order (or frequency).

In talk the measurement results of PLHR, detected by Chibis-M, have been presented. These data show the direct penetration of PLHR to ionospheric altitudes, which at present has not convincing theoretical explanation. In connection with sustained growth of electric energy production and impact of other man-made factors the obtained experimental facts should stimulate the research progress on the powerful VLF EM field interaction with the near-Earth space plasma and its respective influence on space weather.

Dudkin Denys — junior research scientist, [email protected], + Pronenko Vira — PhD, head of laboratory for electromagnetic investigation, [email protected], + сТруКТурные хараКТерисТиКи элеКТричесКого Поля в грозовой облачносТи Н. С. Ерохин, С. Н. Артёха Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) Рассмотрены имеющиеся в литературе экспериментальные данные по зондовым измерениям высотного профиля электрического поля E(z) в грозовой облачности для области высот z < 14 км. На основе данных измерений разработаны аналитические аппроксимации E(z) в классе локализованных по высоте функций, которые использованы в численных расчётах структурных функций S(m, L) для поля E(z), где L — разность высот двух слоёв профиля E(z); m — порядок структурной функции (СФ). Анализ СФ показал, что для рассмотренных профилей E(z) имеются два инерционных интервала электрической турбулентности в диапазонах соответственно малых z < 100 м и средних 100 м < z < 1,5 км масштабов L. На больших масштабах L наблюдается насыщение роста СФ. Получены степенные скейлинги СФ в инерционных интервалах, вычислены скейлинговые экспоненты g(m) и другие параметры электрической турбулентности. Проведено сравнение СФ для различных выборок поля E(z). Для ряда выборок показано наличие обобщенной масштабной инвариантности электрической турбулентности (ОМИ). Выявлены также отклонения профилей СФ от чисто степенных скейлингов. Рассмотрены СФ для особого случая — высотного профиля E(z) с сильным всплеском поля на высоте z 6 км. Показано, что в данной выборке в инерционных интервалах имеются заметные отклонения профилей СФ от чисто степенных скейлингов. Анализ обобщенной масштабной инвариантности для этого случая показал её отсутствие. Отсутствие ОМИ может быть связано с наличием в высотном распределении электрического поля E(z) когерентных структур достаточной амплитуды, а также перемежаемостью электрической турбулентности. Данный вопрос будет рассмотрен в последующей работе на основе анализа аналитической модели электрической турбулентности с двумя инерционными интервалами с учётом в распределении поля когерентных структур достаточной амплитуды и перемежаемости.

Исследование структурных функций электрической турбулентности представляет интерес, в частности, для определения характерных статистических параметров высотного распределения E(z), а также для разработки в последующих работах схем параметризации уравнений гидродинамики атмосферы, позволяющих проводить моделирование роли электрических взаимодействий на основе численных расчётов пространственно-временной, нелинейной динамики интенсивных атмосферных вихрей. В настоящее время имеются оценки влияния электромагнитных взаимодействий на ветровые потоки в тропических циклонах, показывающие возможность существенной роли поля E(z) в формировании самосогласованной неоднородной структуры ветров в мощных атмосферных вихрях и их географическом распределении.

Ерохин Николай Сергеевич — заведующий отделом, доктор физико-математических наук, профессор, [email protected], тел.8-495-333-41- Артёха Сергей Николаевич — ведущий математик, кандидат физико-математических наук, [email protected], тел.8-963-639-45- struCtural CHaraCteristiCs oF tHe eleCtriC Field in tHunderstorm N. S. Erohin, S. N. Arteha Space Research Institute of Russian Academy of Sciences (IKI RAN) The literature experimental data on the probe measurements of the electric field E(z) vertical profile in thunderstorms are considered for the altitude z < 14 km.

On the basis of the measurement data the analytical approximations E(z) are developed in the class of localized adjustment functions are used in the numerical calculations of structure functions S(m, L) for the field E(z), where L is the difference in elevation between two layers of profile E(z), m is the order of structure function (SF). SF analysis have shown that for the considered profiles E(z) are two inertial interval of electric turbulence in ranges respectively small scales L < 100 m and middle ones 100 m < L < 1.5 km.

At large scales L the growth of SF saturates. It was obtained a SF degree scalings in the inertial ranges, scaling exponents g(m) and other parameters of the electrical turbulence are calculated. A comparison of SF for different samples of the field E(z) vertical profile. For a number of samples it was shown the presence of generalized scale invariance of the electrical turbulence (GSI). Profiles identified as having deviations from a purely SF power scaling. SF properties are considered also for a special case when the vertical profile of E(z) has a strong peak at a height z 6 km. It is shown that in this sample in the inertial range are significant deviations from pure SF profiles power scaling. Analysis of generalized scale invariance for this case showed her absence. Lack GSI may be due to the presence in altitude distribution of the electric field E(z) of sufficient amplitude coherent structures and the intermittency of electrical turbulence. This issue will be addressed in subsequent work on the basis of the analytical model of electric turbulence with two inertial intervals taking into account in the distribution field of sufficient amplitude coherent structures and electrical turbulence intermittency.

Study of the structural features of electrical turbulence is of great interest, in particular, for determining the characteristic statistical parameters of E(z) altitude distribution as well as for the development in subsequent works the parameterization schemes for atmosphere hydrodynamic equations that will allow for the modeling of the electrical interactions role on the basis of numerical calculations of the space-time nonlinear dynamics of intense atmospheric vortices. There are currently estimates of the electromagnetic interactions influence on the wind flows in tropical cyclones, showing the possibility of a significant role of the field E(z) in the formation of inhomogeneous structure and self-consistent winds inside powerful atmospheric vortices and their specific geographical distribution.

Erokhin Nikolay Sergeevich — head of department, doctor of physico-mathematical sciences, professor, [email protected], 8-495-333-41- Arteha Sergei Nikolaevich — candidate of physico-mathematical sciences, leading mathematician, [email protected], 8-963-639-45- моделирование воздейсТвий высоТных разрядов на химичесКий сосТав и излучение мезосферы А. А. Евтушенко, Ф. А. Кутерин, Е. А. Мареев, С. С. Давыденко Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) Как известно, грозовая активность в тропосфере создаёт условия для развития целого семейства высотных разрядов: джетов, спрайтов, эльфов, гало. Одной из наиболее интересных проблем, связанных с высотными разрядами, является изучение возможных возмущений состава средней атмосферы, весь диапазон высот которой подвержен их воздействию. Действительно, спрайты занимают диапазон высот от 50 до 90 км, гало зажигаются на 75…80 км, эльфы на высоте около 100 км, т.е. наблюдаются в мезосфере и нижней ионосфере. Джеты (в наибольшей степени затрагивающие озоновый слой) стартуют с верхней кромки облака и достигают высоты 45…50 км.

Наиболее мощные джеты достигают 85 км и называются гигантскими джетами; последние наблюдаются редко, но представляют особый интерес для комплексных (включая спутниковые) экспериментов.

Авторами разработана плазмохимическая самосогласованная радиально-симметричная модель, связывающая протекание тока в молниевом канале в тропосфере, генерацию квазистатического электрического поля из-за формирования слоёв нескомпенсированного заряда и возмущение химического состава мезосферы, включая образование атомов и молекул в возбуждённом состоянии и излучение фотонов в различных диапазонах длин волн.

Данная модель применена для изучения возмущения мезосферы при развитии гало и спрайтов. Рассчитаны эмиссии наиболее интенсивных линий излучения, сопровождающих эти разряды. Показано, что максимальная интенсивность излучения для спрайта в первой положительной полосе молекулярного азота в 4 раза превышает интенсивность излучения во второй полосе. Интенсивность излучения на других частотах (557 нм, 630 нм, O2Atm, O2IRAtm) на несколько порядков меньше. Химический состав нижней ионосферы при развитии гало практически не изменяется, а при развитии спрайтов существенно возмущаются концентрации электронов, положительных и отрицательных ионов, нейтралов (включая окислы азота и атомарный кислород), в том числе и в возбуждённом состоянии.

При дальнейшем развитии данной модели планируется детально исследовать количественные характеристики спектра излучения высотных разрядов в зависимости от параметров вспышки молнии в тропосфере. Учитывая результаты моделирования, при планировании спутниковых наблюдений высотных разрядов, кроме спектральных измерений, желательно предусмотреть возможность измерения возмущения проводимости и концентраций отдельных химических компонент.

Евтушенко Андрей Александрович — младший научный сотрудник, a_evtushenko@ inbox.ru Кутерин Фёдор Алексеевич — ведущий электроник, [email protected] Мареев Евгений Анатольевич — заместитель директора, [email protected] Давыденко Станислав Станиславович — старший научный сотрудник, [email protected] on tHe modeling oF HigH-altitude disCHarges inFluenCe on tHe CHemiCal BalanCe and emissions oF mesospHere A. A. Evtushenko, F. A. Kuterin, E. A. Mareev, S. S. Davydenko Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences (IAP RAS) It’s known, that lightning activity in the troposphere creates conditions for development of several types of high-altitude discharges: jets, sprites, elves and halos. One of the most interesting questions related to high-altitude discharges is the study of chemical balance perturbation of middle atmosphere in all range of heights.

Indeed, sprites appear at the heights from 50 to 90 km, halos at 75…80 km, elves at the heights of about 100 km. The heights correspond to the mesosphere and lower ionosphere. Jets start from the top of the cloud, reach 45…50 km and propagate through the ozone layer. Extremely powerful jets are called gigantic jets and reach 85 km. It is a rare event, but very interesting for complex experiments, including satellite observations.

We develop plasmo-chemical self-consistent radial-symmetry model that relates current flow in the lightning channel in the troposphere, generation of quasistatic electric field caused by the cloud charge and perturbation of mesosphere chemical balance, including generation of excited atoms and molecules and emissions in the different wavelength ranges.

We use this model to study the perturbation of mesosphere during the halo and sprite events. We calculate the most intensive emissions caused by halo and sprite discharges. It is shown that maximum emission rate forms in the first positive band of nitrogen exceeds by 4 times emission rate in the second positive band. Emission rates on the other frequency bands (557 nm, 630 nm, O2Atm, O2IRAtm) are several orders smaller than for first positive band of nitrogen. During the halo discharge the chemical balance of lower ionosphere is practically not perturbed. Concentrations of electrons, positive and negative ions, neutrals (including nitric oxides and oxygen atoms) and excited neutrals undergo a great perturbation.

Using our model we are planning to study in detail the sprite and halo spectra depending on the parameters of lightning discharge on the troposphere. It would be useful to take into account the results of modeling during the planning of satellite experiments and consider the possibility to measure not only spectra of discharges but also perturbation of conductivity and concentration of chemical components of mesosphere caused by high-altitude discharges.

меТодичесКие асПеКТы измерений элеКТричесКой КомПоненТы Кнч-онч-излучений на миКросПуТниКе «чибис-м»

С. И. Климов Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) Измерение электрической компоненты плазменных излучений является сложной методической задачей, что подтверждается малым количеством успешных экспериментов на космических аппаратах. Используя положительный опыт, накопленный в результате проведённых на космических аппаратах «Космос-484», «Интеркосмос-10», «Прогноз-8, -10», «Интербол-1»

экспериментов по методу комбинированной волновой диагностики [1, 2], на микроспутнике (МС) «Чибис-М» были установлены два комбинированных волновых зонда и индукционный магнитометр (КВЗ1, КВЗ2, ИМ, рис. 1), созданные в ЛЦ ИКД (научный руководитель Корепанов В. Е.) и входящие в состав магнитно-волнового комплекса (МВК) [3].

Для измерения электрической компоненты КНЧ-ОНЧ-излучений разность потенциалов между КВЗ1 и КВЗ2 (двойной зонд) далее подавалась на процессор спектрального анализа (ПСА, Университет имени Лоранда Этвёша, Компания BL Electronics, Венгрия, научный руководитель Ференц Ч.), где в режиме «волновая форма» оцифровывалась, запоминалась и затем передавалась по телеметрическим (ТМ) каналам, либо в режиме «мониторинг»

оцифровывалась, подвергалась FFT, спектры запоминалась и затем передавалась по ТМ. Для измерений флуктуаций плавающего потенциала плазмы разность потенциала между КВЗ1 и корпусом МС подавалась на ПСА и подвергалась процедуре, изложенной выше. Для измерения трёх магнитных компонент КНЧ-ОНЧ-излучений сигналы с КВЗ1, КВЗ2 и ИМ подавалась на ПСА и подвергались изложенной выше процедуре.

В данной работе вопросы методики измерения электрической компоненты рассматриваются ниже путём, в первую очередь, сопоставления с данными по магнитной компоненте.

Полученные в режиме «мониторинг» типичные и регулярно наблюдаемые в течение ~12 месяцев данные по электрической (КВЗ1-КВЗ2) и магнитной (ИМ) компонентам представлены на рис. 2. Данные представлены в геомагнитно спокойные периоды и свидетельствуют о достаточно низком уровне фона по обеим компонентам.

Особенностью этих данных является выделение только по компоненте Е «зон» с минимальной интенсивностью фона во всей полосе частот.

Сигналы на рис. 2а вне «зон» по обеим компонентам регистрируются, в основном, на частотах ниже 1 кГц. Сигналы на рис. 2б вне «зон» по компоненте Е регистрируются в диапазоне ниже 20 кГц преимущественно в высоких широтах.

Предварительный анализ свидетельствует, что «зоны» на рис. 2:

•имеют периодичность, близкую к периоду обращения вдоль орбиты, •наблюдаютсяпреимущественновприэкваториальныхобластях;

•наблюдаются как на освещённых, так и не освещённых участках орбиты; это может свидетельствовать о слабом влиянии на зонды фототока по сравнению с током тепловой ионосферной плазмы.

Исходя из методических предпосылок [4], фон (шумы тепловой плазмы) возникает от флюктуаций и температуры частиц плазмы и, следовательно, должен изменяться вдоль орбиты. Шумовой ток двойного зонда также зависит от его ориентации относительно магнитной силовой линии. Следовательно, для физического анализа природы появления «зон» крайне желательно иметь данные о распределении концентрации и температуры плазмы вдоль орбиты.

Анализ данных в геомагнитно возмущённых условиях, представленных на рис. 3, свидетельствует о пространственно-временной корреляции компонент E и Bz.

Рис. 1. Размещение на «Чибис-М» датчиков МВК. КВЗ1, КВЗ2 — комбинированные волновые зонды (длина датчика 245 мм), ИМ — индукционный магнитометр (длина датчика 205 мм). Конфигурация: А = 597 мм, В = 376 мм, С = 250 мм, D = 299 мм Рис. 2. Данные МВК длительностью 6 часов. По оси Х — время UT+3: а — 2012.04.01, начало 00:00:08 – конец 06:00:08; б — 2013.04.27, начало 18:00:07 – конец 24:00:07.

Данные на рис. 2а и 2б идентичны. Расположение панелей сверху вниз: СН0 Е — электрическая компонента; СН5 Bz — магнитная компонента; проекция орбиты на земную поверхность. Для Е и Bz ось Y — шкала частот 0,001…40 кГц, цвет — интенсивность 120 дБ Рис. 3. Данные МВК длительностью 6 часов. По оси Х — время UT+3: а — 2012.04.01, начало 06:00:11 – конец 12:00:11; б — 2012.10.13, начало 12:00:02 – конец 18:00:02.

Начало и развитие суббури (Kp = 3), представленное на рис. 3а, проявляется синхронно по E и Bz появлением излучений на южных высоких широтах растущих от орбиты к орбите по частоте. Наличие обеих компонент свидетельствует об электромагнитной природе излучений. При развитой суббуре (Kp = 8-9), представленной на рис. 3б, излучения проявляются в обоих полушариях на высоких широтах, но на разных частотах.

Наличие «зон» по компоненте Е в спокойных (см. рис. 2) и возмущённых (см. рис. 3) условиях явно свидетельствует об их методической, а не физической природе. Изучение как природы «зон», так и излучений будут продолжены с привлечением, в первую очередь, данных синхронных наземных наблюдений.

Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ, проект № 13-05-12102-офи_м.

1. Климов С. И., Ноздрачёв М. Н., Триска П. и др. Исследование плазменных волн с помощью комплекса комбинированной волновой диагностики БУДВАР («ПрогнозИнтеркосмос») // Космич. исслед. 1986. Т. 24. № 2. С. 177–184.

2. Klimov S. I., Nozdrachev M. N., Petrukovich A. A. et al. Combined wave diagnostics — a new tool for the plasma turbulence studies // COSPAR COLLOQUIUM’96 Magnetospheric Research with Advanced Techniques. Beijing China, 15–19 April 1996: Abstr. 1996.

P. 18–19.

3. Новиков Д. И., Климов С. И., Корепанов В. Е. и др. Магнитно-волновой комплекс микроспутника «Чибис-М» для изучения электромагнитных параметров космической погоды. Миссия «Чибис-М» // Миссия «Чибс-М»: Сб. тр. выездного семинара / Под ред. Р. Р. Назирова. М.: ИКИ РАН, 2009. С. 78–89. Сер. «Механика, управление и информатика».

4. Козлов О. В. Электрический зонд в плазме. М.: Атомиздат, 1969.

metHodologiCal aspeCts oF measuring eleCtriCal Components elF-VlF emissions on miCrosatellite CHiBis-m S. I. Klimov Space Research Institute of Russian Academy of Sciences (IKI RAN) Measurement of the electrical components of the plasma radiation is a complex methodological problem, as evidenced by a small number of successful experiments on the spacecraft. Using the positive experience gained as a result of on the Kosmos-484, Interkosmos-10, Prognoz-8, -10, Interball-1 experiment using the combined wave diagnostics [1, 2] on the microsatellite (MS) Chibis-M was equipped with two wave combined probe and induction magnetometer (Figure 1) created in LC ISR (supervisor Korepanov V. E.) and are part of the magnetic wave complex (MWC) [3].

To measure the electrical component of ELF-VLF emissions, potential difference between КВЗ1 and КВЗ2 (dual probe) was applied to further processing of the spectral analysis (PSA University Etvesha, Company BL Electronics, Hungary, supervisor Ferencz Cs.) where either “waveform” digitized, storage and then transferred to the telemetry (TM) channels, or in the “monitoring” digitized, subjected to FFT, spectra storage and then transferred to TM. For measurements of the floating potential fluctuations in the plasma potential difference between the MS and the housing КВЗ1 submitted PSA and subjected to the procedure outlined above.

To measure the 3-component magnetic ELF-VLF emissions signals КВЗ1, КВЗ2, ИM submitted to PSA and subjected to the above procedure.

Figure 1. Accommodation for Chibis-M MWC sensors: KBЗ1, KBЗ2 — combined wave probes (probe length 245 mm); ИМ — induction magnetometer (sensor length 205 mm).

Figure 2. MWC data during 6 hours. X-axis — time UT+3: a — 2012.04.01, 00:00:08 start – end 6:00:08; b — 2013.04.27, 18:00:07 start – end 24:00:07. The data in Figure 2a and 2b are identical. Location panels from top to bottom: CH0 E — electrical component; CH5 Bz — magnetic component; projection of the orbit on the Earth’s surface. For E and Bz Y-axis — frequency range 0.001…40 kHz, color — 120 dB intensity Figure 3. MWC data during 6 hours. X-axis — time UT+3: a — 2012.04.01, start 6:00:11 – end 12:00:11; b — 2012.10.13, 12:00:02 start – end 18:00:02. These are identical to Figure In this paper, methods for measuring the electrical component are discussed below by, primarily for comparison with the data of the magnetic component.

Obtained in the “monitoring” typical and regularly observed for ~12 months on the electrical data (КВЗ1-КВЗ2) and magnetic (ИM) components are presented in Figure 2. Data are presented in geomagnetic quiet periods and demonstrate a low level background on both components. Feature of these data is to allocate only component E “zones” with a minimum intensity of the background in the whole band. Signals in Figure 2a is “zones” recorded on both components, mainly in frequencies below 1 kHz. Signals in Figure 2b is “zones” on the component E recorded in the range below 20 kHz mainly in high latitudes.

Preliminary analysis shows that the “zone” in Figure 2:

•have a frequency close to the period of revolution along the orbit, ~ •observedmainlyintheequatorialregions;

•observed both illuminated and non-illuminated portions of the orbit. This may indicate a weak influence on the probes photocurrent compared with current thermal ionospheric plasma.

Based on the methodological prerequisites [4], the background (thermal plasma noise) arises from fluctuations in temperature and plasma particles and hence should vary along the orbit. Noise current dual probe also depends on its orientation relative to the magnetic force line. Consequently, for the analysis of the nature of the physical appearance of the “zones” highly desirable to have data on the distribution of plasma density and temperature along the orbit.

Data analysis in geomagnetic disturbance conditions shown in Figure 3 indicates a spatio-temporal correlation the E and the Bz components.

Substorm onset and progression (Kp = 3), shown in Figure 3a, is shown synchronously E and Bz advent of radiation in the southern high latitudes growing from orbit to orbit frequency. The presence of both components of the electromagnetic nature of radiation shows. When substorm development (Kp = 8-9), shown in Figure 3b, radiation appear in both hemispheres at high latitudes, but at different frequencies.

The presence of “zones” on the component E in quiet (see Figure 2) and perturbed (see Figure 3) clearly shows the conditions of their methodical, rather than physical nature. The study of nature as «zones» and radiation will be continued with the involvement, primarily, data synchronous ground-based observations.

This work was partially supported by RFBR (project No. 13-05-12102-ofi_m).

1. Климов С. И., Ноздрачёв М. Н., Триска П. и др. Исследование плазменных волн с помощью комплекса комбинированной волновой диагностики БУДВАР («Прогноз-10-Интеркосмос») // Космич. исслед. 1986. Т. 24. № 2. С. 177–184.

2. Klimov S. I., Nozdrachev M. N., Petrukovich A. A. et al. Combined wave diagnostics — a new tool for the plasma turbulence studies // COSPAR COLLOQUIUM’96 Magnetospheric Research with Advanced Techniques. Beijing China, 15–19 April 1996: Abstr. 1996.

P. 18–19.

3. Новиков Д. И., Климов С. И., Корепанов В. Е. и др. Магнитно-волновой комплекс микроспутника «Чибис-М» для изучения электромагнитных параметров космической погоды. Миссия «Чибис-М» // Миссия «Чибс-М»: Сб. тр. выездного семинара / Под ред. Р. Р. Назирова. М.: ИКИ РАН, 2009. С. 78–89. Сер. «Механика, управление и информатика».

4. Козлов О. В. Электрический зонд в плазме. М.: Атомиздат, 1969.

Программа наземных эКсПерименТов, сКоординированных с мс «чибис-м»

С. И. Климов1, И. В. Козлов1, А. Д. Рябова1, В. Е. Корепанов2, Чаба Ференц Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) Львовский центр Института космических исследований Национальной академии наук Украины и Национального космического агентства Украины (ЛЦ ИКИ НАНУ НКАУ) Научный университет имени Лоранда Этвёша, Будапешт, Венгрия Микроспутник (МС) «Чибис-М» был запущен 25 января 2012 г. и, при запланированном ресурсе один год, успешно работает уже третий год. В состав комплекса научной аппаратуры (КНА) МС «Чибис-М» (КНА «Гроза») входит магнитно-волновой комплекс (МВК), состоящий из двух комбинированных волновых зондов, одного индукционного магнитометра, созданных в ЛЦ ИКИ, Львов, и прибора спектрального анализа (Университет имени Лоранда Этвёша, Компания BL Electronics, Венгрия). МВК предназначен для изучения электромагнитных параметров в диапазоне частот 0,1 Гц – 40 кГц с целью исследования вариаций плазменно-волновых процессов в ионосфере, происходящих под влиянием грозовой активности, и процессов космической погоды в системе ЛАИМ [1]. Реализованная на борту МС конфигурация датчиков позволяет провести векторные измерения магнитной и одной электрической компонент КНЧ-ОНЧ эмиссий. В круг задач, решаемых на «Чибис-М» [2], входило проведение активных экспериментов:

•по воздействию на ионосферу нагревного стенда «СУРА» (Васильсурск, Нижегородской обл.); эксперимент организован Институтом динамики геосфер (ИДГ РАН, Москва, координатор Гаврилов Б. Г.), Научно-исследовательским радиофизическим институтом РАН (НИРФИ, Нижний Новгород, координатор Караштин А.) и ИКИ РАН (координатор Климов С.);

•по акустическому воздействию на атмосферу и ионосферу во время пролёта «Чибис-М» над наземным стендом ЛЦ ИКИ. Эксперимент организован ИКИ РАН при поддержке Государственного космического агентства Украины, Института космических исследований НАН и ГКА Украины, Киев, и ЛЦ ИКИ (координатор Черемных О. К.).

В 2012–2013 гг. накоплена база данных об электромагнитной обстановке (ЭМО) в районе стендов. 5 и 9 августа 2013 г. был проведён эксперимент со стендом «СУРА», 28 ноября 2013 г. — с акустическим стендом. В ходе экспериментов получены данные об ЭМО как в районе стендов, так и на орбите «Чибис-М». Эти данные в настоящий момент комплексно исследуются.

Своеобразным активным экспериментом явилось исследование ЭМО в районах Индокитая и Юго-Восточной Азии в период декабрь 2012 г. – феврале 2013 г. во время развития тропических циклонов (ТЦ) Narelle, 08C, Haruna, Rusty, 18S. Здесь также получены данные об ЭМО как в зоне ТЦ, так и на орбите «Чибис-М», что необходимо для изучения собственных вариаций параметров ионосферной плазмы и определения ионосферного критерия, отражающего процессы циклогенеза.

Важной составной частью исследований физических процессов, протекающих в ионосфере под действием природных и техногенных факторов, является одновременный мониторинг ЭМО на наземных геофизических обсерваториях и в ионосфере на орбите «Чибис-М». Такие исследования проводились, в частности, с Геофизической обсерваторией «Михнево» ИДГ РАН (ГФО ИДГ) в 2012–2013 гг. и в январе 2014 г. Согласовывается программа наземно-космического эксперимента по исследованию шумановского и ионосферного альвеновского резонаторов с участием Радиоастрономического института НАН Украины (РИ НАНУ, Харьков, координатор Ямпольский Ю. М.), ЛЦ ИКИ и ИКИ РАН.

Данная работа выполнена при частичной поддержке РФФИ (проект № 13-05-12102- офи_м (ИКИ РАН) и контракта № … с ГКАУ (ЛЦ ИКИ).

1. Новиков Д. И., Климов С. И., Корепанов В. Е., Ференц Ч., Лихтенбергер Я., Ма русенков А., Боднар Л. Магнитно-волновой комплекс микроспутника «Чибис-М» для изучения электромагнитных параметров космической погоды // Миссия «Чибис-М»:

Сб. тр. выездного семинара / Под ред. Р. Р. Назирова. М.: ИКИ РАН, 2009. С. 78–89.

Сер. «Механика, управление и информатика».

2. Гуревич А. В., Зелёный Л. М., Климов С. И. Научные задачи миссии «Чибис-М»

// Миссия «Чибис-М»: Сб. тр. выездного семинара / Под ред. Р. Р. Назирова. М.:

ИКИ РАН, 2009. С. 7–25. Сер. «Механика, управление и информатика».

ground support experiments, Coordinated WitH ms CHiBis-m S. Klimov1, I. Kozlov1, A. Ryabova1, V. Korepanov2, Csaba Ferencz Space Research Institute of Russian Academy of Sciences (IKI RAN) Lviv Centre of Institute for Space Research National Academy of Sciences and National Space Agency of Ukraine (LCISR NASU-SSAU) Etvs Lornd Tudomnyegyetem (ELTE), Budapest, Hungary The Chibis-M microsatellite (MS) was launched January, 25, 2012, and, having planned operation time 1 year, is already active third year. In the scientific payload Groza of this MS the magneto-wave complex (MWC) is included, consisting of two combined wave probes and one induction magnetometer (LCISR, Ukraine) and Spectral analyzer and sampler (Eotvos University, BL Electronics, Hungary).

MWC allows the measurements of electromagnetic parameters in the frequency range from 0.1 Hz till 40 kHz. Its goal is the study of plasma-wave processes in the ionosphere triggered by thunderstorm activity, as well as space weather signatures in the LAIM system [1]. The «Chibis-M» sensors arrangement allows measurements of vector magnetic component and of one electric component of ELF-ULF emissions. The scientific tasks of «Chibis-M» include, besides other [2], following active experiments:

•heatingstandSURA(Vasilsursk,NizhnyNovgorod)influenceontheionosphere. Experiment organized by the Institute of Dynamics of Geospheres, Moscow, coordinator Gavrilov B.), Radiophysical Scientific Research Institute of RAN (Nizhny Novgorod, coordinator Karashtin A.) and IKI RAN (coordinator Klimov S.);

•acoustic emission influence on the atmosphere and ionosphere during the operation of powerful acoustic radiator (LCISR, Ukraine). Experiment organized by IKI RAN with the support of State Space agency of Ukraine (SSAU), Space research institute of NASU-SSAU, Kiev, and LCISR (coordinator Cheremnykh O.).

During the years 2012-2013 the data base about electromagnetic environment (EME) in the region of these facilities was assembled. August, 5 and 9, 2013, the experiment with SURA stand was carried out and November, 28 — with the acoustic stand. The data about EME both in stands region and at the Chibis-M orbit were collected. These data are now under complex investigation.

A peculiar “active” experiment was the EME study in Indo-China and SouthEast Asia regions in the period of December, 2012 – February, 2013 during the tropic cyclones (TC) Narelle, 08C, Haruna, Rusty, 18S development. The data about EME in TC area and at the Chibis-M orbit were also collected, which allow the study of own ionospheric plasma variations and the determination of ionospheric criterion reflecting cyclogenesis processes.

Important part of the study of physical processes, running in the ionosphere under the influence of terrestrial natural and technogenic factors is simultaneous EME monitoring at ground geophysical observatories and at the Chibis-M orbit.

Such study was carried out in 2012–2013 and in January, 2014 with Mikhnevo Geophysical observatory of Institute of Dynamics of Geospheres. Also the program of ground-orbital experiment aiming the study of Schumann and ionospheric Alfven resonators is coordinated with Radioastronomical institute of NASU (Kharkov, Ukraine, coordinator Yampolski Yu.), LCISR and IKI RAN.

This work is fulfilled with partial support of 13-05-12102-офи_м grant RFBR (IKI RAN) and contract # … with SSAU (LCISR).

1. Новиков Д. И., Климов С. И., Корепанов В. Е., Ференц Ч., Лихтенбергер Я., Ма русенков А., Боднар Л. Магнитно-волновой комплекс микроспутника «Чибис-М» для изучения электромагнитных параметров космической погоды // Миссия «Чибис-М»:

Сб. тр. выездного семинара / Под ред. Р. Р. Назирова. М.: ИКИ РАН, 2009. С. 78–89.

Сер. «Механика, управление и информатика».

2. Гуревич А. В., Зелёный Л. М., Климов С. И. Научные задачи миссии «Чибис-М»

// Миссия «Чибис-М»: Сб. тр. выездного семинара / Под ред. Р. Р. Назирова. М.:

ИКИ РАН, 2009. С. 7–25. Сер. «Механика, управление и информатика».

анализ оПыТа эКсПлуаТации сПуТниКа «чибис»

КаК эТаП ПодгоТовКи ПроеКТа КосмичесКого аППараТа для исследования Процессов генерирования излучений в аТмосфере земли А. Ледков, Н. Эйсмонт, Р. Назиров, А. Назаренко, В. Назаров Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) После двух лет эксплуатации в околоземном космическом пространстве спутника «Чибис» появилось достаточно данных для того, чтобы сделать некоторые выводы, которые были бы полезны при разработке нового аппарата того же научного назначения. В предлагаемой работе рассматривается, главным образом, часть проекта, относящаяся к области динамики космического полёта, в частности, к вопросам определения параметров движения центра масс аппарата, а также к проблемам его ориентации. При этом анализируются возможности решения задач управления в пределах технических возможностей служебных систем спутника с целью оптимального планирования физических экспериментов на борту.

Что касается орбитальных данных, то проведённый анализ показывает, что точность, состав и частота публикаций службой NORAD являются достаточными для задач экспериментов, запланированных на «Чибисе», а разработанный метод автоматического обновления этих данных удовлетворяет требованиям планирования операций. Даются оценки эволюции орбитальных параметров под воздействием торможения атмосферой, определяется средний баллистический коэффициент аппарата.

Система ориентации спутника, базирующаяся на использовании солнечных датчиков и магнитометров как измерительных элементов и магнитных катушек и маховиков как исполнительных органов, показала свою работоспособность, но с некоторыми оговорками.

В работе даются рекомендации по преодолению этого дефекта в последующих проектах, а также исследуются альтернативные варианты построения системы ориентации.

Ледков А. —[email protected], +7495 333-12- analysis oF operating experienCe satellite CHiBis as a stage oF tHe proCessing oF tHe spaCeCraFt’s projeCt to explore tHe proCesses oF generating radiation in tHe eartH’s atmospHere A. Ledkov, N. Eismont, R. Nazirov, A. Nazarenko, V. Nazarov Space Research Institute of the Russian Academy of Space (IKI RAN) After two years of operation of the spacecraft Chibis-M in space there are many scientific data for design a new spacecraft. The paper considers mainly part of the project related to the space flight dynamics including in particular the problems of satellite orbital parameters determination and attitude control. At the same time the paper analyzes the possibilities of solving control tasks within the functionality of the satellite service systems in order to optimize the planning of physical experiments on board.

As for the orbital data, the analysis shows that the accuracy of the NORAD service is sufficient for the tasks of experiments planned for Chibis. Evolution of the orbital parameters affected by aerobraking was estimated. Average ballistic coefficient is determined.

Attitude control system which includes solar sensors, three dimensional magnetometer used as sensors and also reaction wheels and magnetic coils used as actuators have shown their efficiency, but with some remarks. In particular, it was found that the magnetometers functioned with errors exceeding expected limits. It was explained by nonstatinary character of the own satellite magnetic field.

The paper gives recommendations to overcome this defect in the next projects and it is explores alternatives to building an attitude control system.

Ledkov A. — [email protected], +7495 333-12- сисТема энергоснабжения миКросПуТниКа «чибис», оПыТ эКсПлуаТации и реКомендации на будущие миКросПуТниКи А. А. Лизунов ОАО «ВПК «НПО машиностроение»

В настоящее время увеличился интерес заказчиков к микроспутникам (МС). Такой интерес объясняется уменьшением стоимость разработки, изготовления, услуг по выведению на орбиту и обслуживания (управления) МС. Осуществляется это посредством упрощения конструкции и снижения массогабаритных показателей. Тем не менее, выдвигаются требования к высокому уровню надёжности, эффективности, сроку службы энерговооружённости, радиационной стойкости и другим важным параметрам бортовой аппаратуры.

Цель данной работы — нахождение способа удешевления стоимости разработки, создания и эксплуатации системы энергоснабжения (СЭС) МС.

Постановка задачи данной работы — поиск компромисса между уменьшением массогабаритных показателей бортовой системы и сохранением высокого уровня требований к параметрам космической техники. Суть метода решения задачи — детальный анализ требований к отказоустойчивости СЭС, так как, в первую очередь, от её надёжности зависит функционирование всего МС. Отказоустойчивость системы, в основном, достигается с помощью различных способов резервирования её элементов. СЭС МС «Чибис»

построена по параллельной структурной схеме с минимально необходимым резервированием.

Новизна работы заключается в предложенной схеме построения СЭС МС. Практическая полезность данной работы заключается в рекомендациях разработчикам МС. Результаты работы применимы в области создания микро- и наноспутников.

Лизунов А. А. — начальник отдела, кандидат технических наук, доцент poWer supply system ms CHiBis operating experienCe and reCommendations For ms’s in a Future A. A. Lizunov MIC NPO Mashinostroyeniya Currently customers increased interest to the MS’s. Such interest is attributable to reduced development costs, manufacturing, services for orbit insertion and maintenance (management) MS. This is done by simplifying the design and reducing the weight and dimensions.

Nevertheless put forward demands a high level of reliability, efficiency, durability available power, radiation resistance and other important parameters of the on-board equipment. The aim of this work — finding a way to reduce the cost of developing, building and operating PSS MS. Statement of the problem of this work — the search for compromise between the reduction of weight and dimensions of the board system and the persistence of high requirements to parameters of space technology. The essence of the method of solving the problem — a detailed analysis of the requirements for fault tolerance PSS, because, first of all, its reliability depends on the functioning of the whole MS.

Fault tolerance, mainly achieved through various ways redundancy of its elements. PSS MS Chibis built in parallel structural scheme with minimum necessary redundancy. The novelty of this work is proposing scheme of build PSS MS. The practical usefulness of this work lies in the recommendations for developers MS’s.

The results of the applicable in the field of micro-and nano-satellites.

чТо могли бы даТь миКросПуТниКи для исследования глобальной элеКТричесКой цеПи?

Е. А. Мареев Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) WHat Could giVe miCrosatellites For tHe study oF tHe gloBal eleCtriC CirCuit?»

E. A. Mareev Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences (IAP RAS) наземный сегменТ ПроеКТа «чибис-м»:

Полученные уроКи После двух леТ ПолёТа В. Н. Назаров1, Р. Р. Назиров1, Л. М. Зеленый1, В. Н. Ангаров2, O. В. Батанов1, Л. Боднар3, Н. А. Эйсмонт1, В. М. Готлиб1, В. Н. Каредин2, С. И. Климов1, Ф. В. Коротков1, И. В. Козлов1, А. А. Ледков1, А. П. Мельник1, А. П. Папков3, В. Г. Родин1, А. Д. Рябова1, Я. Шмелауэр4, А. А. Суханов1, А. Е. Третьяков Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН), Москва, Россия Специальное конструкторское бюро космического приборостроения Института космических исследований Российской академии наук (СКБ КП ИКИ РАН), Москва, Россия Научно-исследовательская лаборатория аэрокосмической техники (НИЛАКТ) при Российском оборонно-спортивном техническом обществе (РОСТО) (ДОСААФ), Калуга, Россия Научный университет имени Лоранда Этвёша, Будапешт, Венгрия Институт физики атмосферы Академии наук Чешской Республики, Прага, Чешская Республика (ИФА ЧАН) Микроспутник «Чибис-М» содержит приборный комплекс, обеспечивающий проведение достаточного большого набора различных измерений.