Эта статья входит в число хороших статей

Прогноз (научно-исследовательские спутники)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Это старая версия этой страницы, сохранённая Vsatinet (обсуждение | вклад) в 22:07, 5 июня 2021 (→‎Спутники типа «СО-М2» (проект «Интербол»)). Она может серьёзно отличаться от текущей версии.
Перейти к навигации Перейти к поиску
«Прогноз»
Общие сведения
Производитель НПО им. С. А. Лавочкина
Страна  СССР  Россия
Применение Исследования солнечной активности, магнитосферы Земли и космического пространства
Технические характеристики
Платформа CО/СО-М/СО-М2
Масса 850—1370 кг
Производство
Статус прекращено
Изготовлено 12
Запланировано 12 (13?)[комм. 1]
Запущено 12
Первый запуск 14 апреля 1972 г.
«Прогноз-1»
Последний запуск 29 августа 1996 г.
«Прогноз-12» («Интербол-2»)
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе
У этого термина существуют и другие значения, см. Прогноз (значения).
Эта статья о научно-исследовательских спутниках «Прогноз»; о спутниках СПРН «Прогноз 71Х6 (УС-КМО)» см. Око-1 (спутниковая система).

«Прогноз» — серия советских и российских специализированных научно-исследовательских спутников Земли, созданных в НПО им. С. А. Лавочкина и предназначенных для изучения солнечной активности, влияния её на магнитосферу и ионосферу Земли и проведения астрофизических исследований. Основной их задачей было исследование космических лучей солнечного происхождения. Предполагалось, что полученные с помощью этих спутников данные позволят прогнозировать возникновение опасных для пилотируемой космонавтики радиационных потоков, порождаемых вспышками на Солнце.

Спутники серии «Прогноз» запускались с 1972 по 1996 год на высокоапогейные эллиптические орбиты. Всего было запущено 12 аппаратов. Конструкция спутников «Прогноз» предусматривала изменение состава устанавливаемой научной аппаратуры, благодаря чему они широко использовались для международных исследований по программе Интеркосмос. С их помощью проводились совместные эксперименты с научными организациями ЧССР, Венгрии, Франции, Швеции и других стран по изучению физических процессов в околоземном и межпланетном пространстве и в дальнем космосе.

Конструкция

Спутники «Прогноз» были выполнены в виде герметичного цилиндрического контейнера диаметром 150 см и высотой 120 см, закрытого полусферическими днищами. На днище устанавливалась рама с датчиками системы ориентации, антеннами радиотехнического комплекса и научными датчиками. На цилиндрической части корпуса размещались микродвигатели ориентации и запас сжатого газа для них, научные приборы и четыре панели солнечных батарей с размахом 6 метров и общей площадью 7 м², на их концах находились штанга магнитометра, измерительные приборы и антенны научной аппаратуры[1]. Внутри герметичного корпуса, где поддерживался постоянный тепловой режим, были размещены аккумуляторы, научная аппаратура, приборы радиотехнического комплекса и системы ориентации спутника. Стабилизация положения спутника в пространстве обеспечивалась его вращением вокруг оси, направленной на Солнце[2]. Конструкция спутников позволяла без проведения дополнительных испытаний всего аппарата изменять состав устанавливаемых приборов и решать в каждом полёте новые научные задачи[3]. Cпутники «Прогноз» имели бортовое запоминающее устройство, позволяющее накапливать информацию и передавать её на Землю во время очередного сеанса связи[4].

Базовый аппарат имел название «СО» («солнечный объект»). Срок его гарантийной работы составлял 90 дней. Было изготовлено и запущено три спутника этого типа («Прогноз» с 1 по 3). Все они проработали значительно дольше гарантийного срока. После модернизации бортовых систем аппарат получил название «СО-М», гарантийный срок увеличился до 180 дней. Продолжительность работы модернизированных аппаратов («Прогноз» с 4 по 10) также превысила гарантированную. Для международного эксперимента «Интербол» в 1995 году были созданы аппараты нового поколения «СО-М2», с увеличенным до 1 года гарантийным сроком, при этом «Прогноз-11» («Интербол-1») проработал на орбите более пяти лет, а «Прогноз-12» («Интербол-2») — около двух с половиной лет[5].

Первые десять спутников «Прогноз» были построены по документации и под наблюдением НПО им. Лавочкина на машиностроительном заводе «Вымпел», основной специализацией которого были разработка и изготовление наземного испытательного оборудования для космической техники. Аппараты типа СО-М2 для проекта «Интербол» изготавливались непосредственно в НПО им. Лавочкина. При разработке и производстве аппаратов серии «Прогноз» создавались и отрабатывались новые технологии наземной подготовки спутников, позволившие доставлять их на космодром в состоянии практически полной готовности и свести к минимуму проверки аппаратов перед пуском[5][6].

Орбиты и средства выведения

Для выполнения спутниками «Прогноз» их научных задач требовалось большое удаление от Земли, а для регистрации научных данных в реальном времени они должны были длительное время находиться в зоне видимости пунктов управления. Исходя из этих требований и возможностей имеющихся средств выведения были выбраны эллиптические орбиты с перигеем 500—900 км, апогеем 200 000 км, наклонением 65° и периодом обращения четверо суток. Спутники на такой орбите могли подвергаться сильному возмущающему влиянию Луны, поэтому по разработанной в НПО им. С. А. Лавочкина методике для каждого запуска выбирались дата и время, позволяющие минимизировать действующие на аппарат возмущения и обеспечить длительную устойчивость его орбиты. Это позволило обойтись без сложной и тяжелой автономной корректирующей установки на борту спутника[5].

Спутники «Прогноз» выводились носителем Молния-М с разгонным блоком «Л» на начальную орбиту с апогеем 500 км, перигеем 235 км и наклонением 65°, а с неё — на целевую высокоапогейную эллиптическую орбиту. В разгонном блоке «Л» для запусков по программе «Прогноз» были доработаны баки окислителя и система управления. Эта модификация блока «Л», использовавшаяся для запусков аппаратов «СО» и «СО-М» («Прогноз» с номерами 1—10) с Байконура, получила обозначение «СО/Л»[7]. Спутники типа «СО-М2» («Прогноз» 11 и 12) запускались с Плесецка, с использованием разгонного блока модификации «2БЛ», применявшейся и для запусков военных спутников УС-К[8][9].

Cписок спутников серии «Прогноз»

Научная программа

Со спутников серии «Прогноз» в СССР началось систематическое изучение межпланетной среды с помощью специально созданных для этого космических аппаратов. На всех аппаратах этой серии проводились дозиметрические измерения для контроля радиационной обстановки в околоземном пространстве, изучение солнечного ветра, потоков энергичных частиц солнечного происхождения, ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения Солнца, не доступных при наблюдениях с Земли. Большое внимание уделялось изучению солнечно-земных связей, взаимодействию магнитосферы Земли с солнечным ветром. Начиная с «Прогноз-2» на борту аппаратов устанавливалась научная аппаратура, произведенная не только в СССР, но и в других странах. В каждом следующем запуске повышалась точность установленных на спутниках научных приборов и увеличивался объём проводимых исследований, которые также увязывались с международными космическими программами. Спутники «Прогноз» с установленными на них комплексами научной аппаратуры, стали уникальной системой для исследования солнечной активности и ее влияния на околоземную среду. С их помощью изучались три существенно разные по свойствам области околоземного пространства: магнитосфера, прилегающая к ней межпланетная среда, практически не подверженная влиянию магнитного поля Земли, и разделяющая их область взаимодействия солнечной плазмы с магнитосферой — магнитопауза, подверженная наибольшим возмущениям. Возможности аппаратов серии «Прогноз» по установке различной научной аппаратуры позволили задействовать их и для изучения дальнего космоса — построения карты небесной сферы в радиодиапазоне, исследования реликтового излучения и галактических рентгеновских и гамма-источников[2][3].

Спутники типа «СО» («Прогноз-1» — «Прогноз-3»)

В 1972—1973 годах c космодрома Байконур на орбиты с апогеем около 200 000 км и периодом обращения четверо суток были запущены три спутника типа «СО» («Прогноз» с номерами 1—3 или по заводской нумерации СО 501 — СО 503). При гарантийном сроке 90 суток аппараты «Прогноз-1» и «Прогноз-2» работали на орбите и передавали научную информацию более 150-ти суток, а «Прогноз-3» — более четырёхсот суток[5]. Задачами научных исследований для этих спутников были изучение радиационной активности Солнца, физики солнечных вспышек и свойств межпланетной среды[1]. Исследования проводились в интересах научных организаций и службы радиационной безопасности пилотируемых космических программ[12]. На аппарате «Прогноз-2» были установлены дополнительные приборы французского производства для изучения солнечного ветра, солнечного гамма-излучения и обнаружения солнечных нейтронов. На первых же спутниках серии, в 1972 году, были зафиксированы четыре экстремально сильных солнечных вспышки, впервые наблюдавшихся в космической среде, и проведено изучение плазмы солнечного ветра в порождённых этими вспышками межпланетных ударных волнах. Одновременно эти явления регистрировались и на американских межпланетных аппаратах «Пионер-9» и «Пионер-10»[2][13].

Спутники типа «СО-М»

Аппараты типа «СО-М» были модернизацией базовой модели «СО» с доработанными бортовыми системами и увеличенным до 180 дней гарантийным сроком службы. Количество научной аппаратуры на борту было также увеличено. С 1975 по 1985 годы c космодрома Байконур было запущено семь спутников этого типа («Прогноз» с номерами с 4 по 10, по заводской нумерации СО-М 504 — СО-М 510)[комм. 1][3].

«Прогноз-4» — «Прогноз-8»

Спутники «Прогноз» с номерами с 4-го по 8-й запускались на те же орбиты, что «Прогноз» с 1-го по 3-й, и продолжали начатые ими исследования. На этих спутниках были проведены исследования ударных волн солнечного ветра в околоземном пространстве[3]. Изучались тяжёлые ионы солнечного ветра, позволяющие оценить химический состав и состояние солнечной короны[2]. Продолжалось изучение радиационной обстановки, в частности, спутники обеспечивали службу пилотируемых полётов информацией, необходимой для оценки радиационной опасности для экипажей станции «Салют». Все аппараты работали на орбите дольше назначенного гарантийного срока[5].

Аппараты типа «СО-М» широко применялись для международных экспериментов. На «Прогноз-5» и «Прогноз-6» устанавливались французские приборы для изучения солнечного ветра, ультрафиолетового и рентгеновского излучения, релятивистских ядер и протонов, высокоэнергетичных электронов. На «Прогноз-7» для изучения межпланетной среды и солнечной плазмы в рамках программы «Интеркосмос» устанавливались приборы производства ЧССР, ВНР, Франции, Швеции. На «Прогноз-8» с помощью аппаратуры, произведенной в СССР, ПНР, ЧССР, Швеции, проводились эксперименты по исследованию солнечной активности, магнитопаузы и физики магнитосферы Земли[5][15][16].

«Прогноз-9», эксперимент «Реликт-1»

Орбиты Луны и запущеных в 1983 году научно-исследовательских спутников «Прогноз-9» и «Астрон»
Основная статья: РЕЛИКТ-1

На спутнике «Прогноз-9», запущенном в 1983 году, был установлен специально разработанный малогабаритный радиотелескоп «Реликт» для изучения космического реликтового излучения. Для уверенного приёма слабого реликтового излучения радиотелескоп должен быть вынесен как можно дальше от Земли и создаваемых ею помех, на расстояние порядка миллиона километров[17]. На таком удалении от Земли спутник испытывает соизмеримые воздействия от притяжения Земли, Луны и Солнца и, чтобы предотвратить его «захват» этими небесными телами, для «Прогноза-9» была рассчитана уникальная орбита с перигеем 361 км, апогеем 727 620 км, наклонением 65,3° и периодом обращения 25,5 суток, на которой спутник, не имеющий корректирующего двигателя, мог существовать не менее года[18][19]. В рамках международного эксперимента «Реликт-1» спутник осуществлял картографирование небесной сферы на частоте 37 ГГц, а также регистрацию космических гамма-всплесков, изучение рентгеновского и ультрафиолетового излучения Солнца, измерение магнитных полей в межпланетном пространстве[3][20]. «Прогноз-9» проработал на орбите 302 дня. В ходе полёта спутника и обработки полученных данных была составлена карта распределения реликтового излучения и впервые в истории экспериментально обнаружена его анизотропия, теоретически предсказываемая космологическими моделями, хотя уровень этой анизотропии оказался ниже ожидаемого[17]. Однако, впоследствии обнаружение в эксперименте «Реликт-1» анизотропии реликтового излучения оспаривалось из-за недостаточной точности измерений. Было запланировано продолжение изучения реликтового излучения со спутника в рамках проекта «Реликт-2», но он реализован не был[21].

«Прогноз-10» («Интеркосмос-23»), проект «Интершок»

Основная статья: Интершок (космический проект)

В международном проекте «Интершок», продолжившем программу исследования солнечно-земных связей, изучались структура и характеристики магнитопаузы и ударных волн, возникающих при взаимодействии солнечного ветра с магнитосферой Земли. Для этого в 1985 году на орбиту с перигеем 400 км, апогеем 200 000 км и наклонением 65° был запущен спутник «Прогноз-10» (другое название — «Интеркосмос-23»)[22] с научной аппаратурой, разработанной специалистами СССР, ЧССР, ПНР и ГДР. Для определения структуры ударной волны в состав комплекса научной аппаратуры спутника были включены информационная система ОРИОН для регистрации и запоминания данных с высоким разрешением, не обеспечиваемым стандартной системой телеметрии, и бортовая вычислительная машина БРОД, предсказывающая и определяющая момент пересечения ударной волны и организующая быстрый опрос большого количества приборов. Спутник проработал на орбите 200 дней[23][2].

Спутники типа «СО-М2» (проект «Интербол»)

Основная статья: Интербол (космический проект)

Международный проект «Интербол» был посвящён изучению взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой Земли и явлений, возникающих в ионосфере во время магнитосферных суббурь[24]. Проект был частью широкой программы исследования околоземного пространства, осуществлявшейся космическими агентствами разных стран и координировавшейся международной группой IACG (Inter-Agency Consultative Group for Space Science)[25]. Для его реализации на базе спутников семейства «Прогноз» было создано новое поколение аппаратов, получившее наименование «СО-М2», приспособленных для длительной работы в условиях многократного пересечения радиационных поясов и имеющих увеличенный срок службы. Масса аппаратов и количество установленного на них оборудования также увеличились. При гарантийном сроке в один год ожидалось, что каждый аппарат проработает на орбите не менее двух лет. В 1995—1996 годах c космодрома Плесецк было запущено два спутника этого типа — «Прогноз-11» (СО-М2 511) и «Прогноз-12» (СО-М2 512)[26].

3 августа 1995 года был произведен парный запуск «Прогноз-11» («Интербол-1») и чешского микроспутника «Магион-4»[27][28], выведенных на орбиту с апогеем 200 000 км, перигеем 500 км и наклонением 63°. Эти, совместно работающие, спутники исследовали явления в «хвосте» магнитосферы и получили название «хвостовой зонд»[29][26].

29 августа 1996 года были запущены «Прогноз-12» («Интербол-2») и «Магион-5»[30], выведенные на орбиту с апогеем 20 000 км и таким же, как для первого запуска, наклонением. В том же пуске был выведен аргентинский микроспутник ДЗЗ «Mu-Sat»[31]. «Прогноз-12» и «Магион-5» исследовали внутреннюю магнитосферу и авроральные области («авроральный зонд»)[32][26].

С помощью двух зондов, работающих на различных орбитах, в ходе проекта «Интербол» изучалась связь явлений в хвосте магнитосферы с процессами в её полярных каспах[комм. 3] и верхней ионосфере. Использование в составе каждого зонда двух совместно работающих аппаратов «Прогноз» и «Магион», следующих на расстоянии друг от друга и проводящих измерения с различным разрешением, позволило определять пространственные и временные вариации изучаемых явлений[34]. Кроме работы по проекту «Интербол» на спутниках проводились измерения радиационной обстановки в космосе, эксперименты по работе различных типов солнечных батарей при многократном пересечении радиационных поясов Земли[31]. Спутник «Прогноз-12» проработал на орбите более двух с половиной лет, а «Прогноз-11» — более пяти лет[5].

Результаты программы

В результате полётов спутников «Прогноз» был накоплен большой материал для службы радиационной безопасности пилотируемых космических программ. С их помощью также оценивалась текущая радиационная обстановка во время работы экипажей на станциях «Салют»[5]. Полученные данные были использованы для формирования требований к радиационной стойкости новых космических аппаратов. Научные исследования, проводившиеся на спутниках «Прогноз» позволили построить картину физических процессов, протекающих в околоземном пространстве и их связи с процессами в межпланетной среде[3], получить большое количество новых данных о взаимодействии солнечного ветра с магнитосферой Земли[2]. Была построена карта небесной сферы в 8-миллиметровом радиодиапазоне, составлены каталоги солнечных вспышек, проведено исследование солнечных космических лучей и солнечной активности в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах в течение одиннадцатилетнего цикла. Проводилось также наблюдение известных и обнаружение новых галактических рентгеновских источников[12].

Недостатком первого поколения спутников «Прогноз» (типов «СО» и «СО-М») было сравнительно небольшое время их работы, определяемое в первую очередь ресурсом аккумуляторных батарей. Хотя практически каждый из них превысил гарантийный срок, на орбите никогда не было двух работающих аппаратов одновременно[6]. Из-за этого было невозможно калибровать приборы по сравнению результатов с одновременно работающих спутников, что снижало точность и достоверность измерений. Также нарушалась преемственность с предыдущими измерениями, поскольку аппаратура и её состав на спутниках непрерывно модернизировались[12].

Примечания

Комментарии

  1. ↑ 1 2 Ресурс «Gunter’s space page» приводит данные о, возможно, готовившемся запуске ещё одного аппарата типа «СО-М» (СO-M 511)[14]
  2. ↑ Даты прекращения существования спутников приведены по данным Космического каталога.
  3. ↑ Полярные каспы — воронкообразные области в магнитосфере, возникающие в приполярных областях, на геомагнитных широтах ~ 75°, при взаимодействии солнечного ветра с магнитным полем Земли. Через каспы частицы солнечного ветра проникают в ионосферу и вызывают полярные сияния[33].

Источники

  1. ↑ 1 2 Космонавтика:Энциклопедия, 1985.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 Вестник НПО им. С. А. Лавочкина, 2015.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 Космические аппараты для изучения солнечно-земных связей серии "Прогноз". НПО им. Лавочкина. Дата обращения: 25 января 2021.
  4. ↑ 1 2 PROGNOZ Spacecraft (англ.). Институт космических исследований РАН. Дата обращения: 27 января 2021.
  5. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Космические аппараты серии «ПРОГНОЗ». Секция «Солнечная система» совета РАН по космосу. Дата обращения: 27 января 2021.
  6. ↑ 1 2 А. М. Певзнер. Высокоапогейные искусственные спутники Земли «Прогноз» // Обратный отсчет…2 (45 лет ИКИ РАН) : сборник. — Москва: ИКИ РАН, 2010.
  7. ↑ Molniya-M Blok-SO-L (англ.). Gunter's space page. Дата обращения: 31 января 2021.
  8. ↑ Molniya-M Blok-2BL (англ.). Gunter's space page. Дата обращения: 31 января 2021.
  9. ↑ НПО им. С. А. Лавочкина, 2017, Разгонные блоки НПО им. С. А. Лавочкина: вчера, сегодня, завтра, с. 71—78.
  10. ↑ А. Железняков. Энциклопедия «Космонавтика». ХРОНИКА ОСВОЕНИЯ КОСМОСА. — Онлайн энциклопедия. Дата обращения: 28 января 2021.
  11. ↑ Encyclopedia Astronautica.
  12. ↑ 1 2 3 Ю.И.Логачев. Изучения солнечных космических лучей на спутниках "Прогноз"//40 лет космической эры в НИИЯФ МГУ. Солнечно-земная Физика, НИИЯФ МГУ. Дата обращения: 27 января 2021.
  13. ↑ Prognoz-2 (англ.). NASA High Energy Astrophysics Science Archive Research Center. Дата обращения: 1 февраля 2021.
  14. ↑ SO-M - Gunter's space page.
  15. ↑ Prognoz-6 (англ.). NASA High Energy Astrophysics Science Archive Research Center. Дата обращения: 1 февраля 2021.
  16. ↑ Prognoz-7 (англ.). NASA High Energy Astrophysics Science Archive Research Center. Дата обращения: 8 февраля 2021.
  17. ↑ 1 2 И. А. Струков, Р. С. Кремнев, А. И. Смирнов. Взгляд в прошлое Вселенной // Наука в СССР : журнал. — 1992. — № 4.
  18. ↑ Ю. И. Зайцев. Центр российской космической науки. К 40-летию Института космических исследований РАН // Земля и Вселенная : журнал. — 2005. — № 4. — С. 3—16.
  19. ↑ А. Перевозчиков. Радиообраз юной вселенной // Техника — молодёжи : журнал. — 1985. — № 9. — С. 8—12.
  20. ↑ Prognoz-9 (англ.). NASA High Energy Astrophysics Science Archive Research Center. Дата обращения: 1 февраля 2021.
  21. ↑ Д. Скулачёв. Они были первыми // Наука и жизнь : журнал. — 2009. — № 6.
  22. ↑ 35 лет спутнику «Прогноз-10». Роскосмос (26 апреля 2020). Дата обращения: 6 февраля 2021.
  23. ↑ Космический аппарат Прогноз 10 (Интеркосмос 23) «Интершок». Секция «Солнечная система» совета РАН по космосу. Дата обращения: 28 января 2021.
  24. ↑ INTERBALL (англ.). Институт космических исследований РАН. Дата обращения: 28 января 2021.
  25. ↑ Inter-Agency Consultative Group for Space Science (IACG). Handbook of Missions and Payloads (англ.). ntrs.nasa.gov. Дата обращения: 15 марта 2021.
  26. ↑ 1 2 3 И. Лисов. «Интерболы» и «Магионы» продолжают работу // Новости космонавтики : журнал. — 1998. — Т. 8, № 21—22(188/189). — С. 30—35.
  27. ↑ Россия-Чехия. В полете ИСЗ “Интербол-1” и “Магион-4” // Новости космонавтики : журнал. — 1995. — № 16.
  28. ↑ MAGION-4 spacecraft (англ.). Институт космических исследований РАН. Дата обращения: 28 января 2021.
  29. ↑ Interball Tail Probe (англ.). NASA Space Science Data Coordinated Archive. Дата обращения: 29 января 2021.
  30. ↑ Функционирование КА МАГИОН-5 на орбите. Институт космических исследований РАН. Дата обращения: 28 января 2021.
  31. ↑ 1 2 Россия-Чехия-Аргентина. Запущены “Интербол-2”, “Магион-5” и “Mu-Sat” // Новости космонавтики : журнал. — 1996. — № 18.
  32. ↑ Interball Auroral Probe (англ.). NASA Space Science Data Coordinated Archive. Дата обращения: 29 января 2021.
  33. ↑ МАГНИТОСФЕ́РА / А. Е. Левитин // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
  34. ↑ Л. М. Зеленый, А. А. Петрукович, В. Н. Луценко, М. М. Могилевский, Е. Е. Григоренко. Основные научные результаты проекта Интербол. Институт космических исследований РАН. Дата обращения: 28 января 2021.

Литература

  • «ПРОГНОЗ» // Космонавтика : Энциклопедия / Гл. ред. В. П. Глушко; Редколлегия: В. П. Бармин, К. Д. Бушуев, В. С. Верещетин и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1985. — С. 303—304.
  • Актуальные вопросы проектирования автоматических космических аппаратов для фундаментальных и прикладных научных исследований / сост. В. В. Ефанов. — НПО им. С. А. Лавочкина, 2017. — 590 с. — ISBN 978-5-905646-10-2.
  • Изучение солнечно-земных связей с помощью космических аппаратов, созданных в НПО имени С. А. Лавочкина // Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. — 2015. — № 3(29). — С. 17—27. — ISSN 2075-6941.

Ссылки

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Прогноз_(научно-исследовательские_спутники)&oldid=114709460