Коронас-Фотон

У 1992 році між Російською академією наук та Академією наук України було підписано угоду з реалізації програми фундаментальних досліджень Сонця, яка в тому числі передбачала запуск трьох сонячно-орієнтованих космічних апаратів за програмою «КОРОНАС»(Комплексні Орбітальні Навколоземні Спостереження Активності Сонця). Причому запуск апаратів повинен був пройти в наступні терміни: «Коронас-І»- 1993 рік, «Коронас-Ф»- 1994 рік, «Коронас-Фотон»- 1995 рік, з тим, щоб покрити спостереженнями 11-річний цикл активності Сонця. Реально через фінансові проблеми КА «Коронас-І» був запущений з космодрому Плесецьк в 1994 році, а КА «Коронас-Ф» тільки у 2001 році. У 1997 році для реалізації проекту «Коронас-Фотон» у структурі МІФІ був створений Інститут астрофізики, але фінансування проекту залишалося досить мізерним, і роботи по ньому активізувалися лише у 2000 році. Проект «Коронас-Фотон» було включено до Міжнародної програми «Життя із зіркою».

Розробка космічного комплексу була доручена ФГУП «НІІЕМ», який почав допрацьовувати для цих цілей свою серійну платформу «Метеор». Головною організацією з комплексу наукової апаратури «ФОТОН» був призначений ІАФ МІФІ, яким була створена колаборація наукових організацій, зайнятих окремими приладами комплексу. Спочатку в групу розробників входили наукові організації з Росії, України, Індії, Іспанії та Німеччини. Однак, через затримки з реалізацією з проекту вийшли Німеччина і Іспанія, зате в 2007 році до нього приєдналася Польща. З 2005 року в МІФІ почалися випробування КНА «ФОТОН» в різних комплектаціях, а з 2007 року в НІІЕМ почалися стиковки КНА «ФОТОН» з космічним апаратом. До осені 2008 року основні роботи зі стикування були закінчені, проведені випробування обов'язкових передпольотних інструкцій ІНК900 і ІНК903 і 10 грудня 2008 року на засіданні Державної комісії було прийнято рішення про вивіз космічного апарата на космодром. Паралельно з цим були успішно закінчені міжвідомчі випробування наземного комплексу управління та наземного комплексу прийому, обробки та розповсюдження інформації КА «Коронас-Фотон», що входять у КК «Коронас-Фотон». Вже 15 грудня космічний апарат і прилади КНА «ФОТОН» прибули на космодром, де в січні почалася збірка апарату і передпольотне випробування. До 16 січня 2009 випробування були успішно закінчені.

30 січня 2009 о 16.30 з космодрому Плесецьк ракетоносієм Циклон-3 КА «КОРОНАС-ФОТОН» був успішно виведений на орбіту, близьку до розрахункової. Після цього почався період налагодження бортових систем апарату, що передує роботі по включенню наукових приладів. Першими операціями з КНА «ФОТОН» були включення магнітометра СМ-8М і відкриття захисної кришки приладу ФОКА, проведені 4 лютого. 13 лютого був включений блок БІС-КФ і в той же день проведено перше скидання тестової інформації на приймальні станції НЦ ОМЗ. А 17 лютого було включено блок СЗРНІ, і проведено тестове скидання інформації, записаної в пам'ять приладу на космодромі. Після успішного завершення цих робіт 19 лютого була включена більша частина наукових приладів, а 20 лютого включені прилади Наталя-2М і ТЕСІС.

Рішенням Державної комісії 31 березня 2009 за підсумками першого етапу льотних випробувань КА «КОРОНАС-ФОТОН» був включений в космічне угруповання Росії. 1 грудня 2009 після численних збоїв в бортових системах КА був втрачений станціями КВП ЗС РФ. Перед цим через проблеми з системою енергоживлення була знеструмлена наукова апаратура КА. Протягом наступних місяців в ЦУПi продовжували спроби виходу на зв'язок з апаратом. Однак у квітні 2010 року, коли візуальне спостереження встановило дезорієнтацію апарату, і розворот його панелями сонячних батарей до Землі спроби було вирішено припинити. Примітно, що на момент виходу КА з ладу всі наукові прилади залишалися працездатні і до останнього моменту передавали на землю наукову інформацію, сумарні обсяги якої за весь час польоту досягли 380 Гб.

Цілями проекту є:

• дослідження процесів накопичення та її трансформації в енергію прискорених частинок під час,
• вивчення механізмів прискорення, розповсюдження та взаємодії енергійних часток в Сонці,
• дослідження кореляції сонячної активності з фізико-хімічними процесами у верхній атмосфері.
• Вперше мало бути систематично досліджено гамма-випромінювання сонячних спалахів аж до енергій 2000 МеВ,
• реєстрація нейтронів апаратурою з великою ефективною площею.
• Вимірювання лінійної поляризації випромінювання яке відкриває новий канал отримання інформації про механізми прискорення і переносу електронів в області спалаху.
• Вперше в сонячних дослідженнях буде застосовано нові типи сцинтиляторів (YAlO3), що дозволяють підвищити швидкодію апаратури до часток мікросекунди і збільшити достовірність одержуваних даних.
• Дані при ультрафіолетовому випромінюванні всього диску будуть мати абсолютну точність не гірше 10 %, що особливо важливо для моделювання процесів у верхній атмосфері.

ІАФ МІФІ є головною організацією з комплексу наукового обладнання експерименту Коронас-Фотон.

Завдання експерименту

• Визначення функцій розподілу прискорених у спалаху електронів, протонів і ядер та їх еволюції з високим тимчасовим дозволом;
• Дослідження відмінності в динаміці прискорення електронів і протонів (ядер);
• Дослідження особливостей еволюції функції розподілу для високоенергічних часток (аж до енергій кілька ГеВ);
• Дослідження кутової анізотропії взаємодіючих частинок на підставі статистичного аналізу спектрів випромінювання і параметрів лінійної поляризації жорсткого рентгенівського випромінювання;
• Вивчення ефектів спрямованості в області гамма-випромінювання високих енергій;
• Визначення механізмів та умов прискорення електронів і протонів на різних фазах спалаху, і параметрів області утримання (розповсюдження) прискорених часток;
• Визначення великої кількості елементів у галузі генерації гамма-випромінювання методом гамма-спектроскопії і за швидкістю захоплення нейтронів низьких енергій в атмосфері Сонця;
• Визначення висот генерації вторинних випромінювань з ослаблення нейтронів лінії від лімбових спалахів;
• Визначення виду енергетичного спектра прискорених протонів і ядер і динаміки цих спектрів за співвідношенням ядерних гамма-ліній;
• Дослідження проблеми освіти елементів (D, 3He, Li, Be) під час спалахів;
• Дослідження на навколоземній орбіті хімічного і ізотопного складів прискорених у спалаху ядер, а також енергетичних і часових характеристик спалахової електронів і протонів;
• Моніторинг верхніх шарів атмосфери Землі з поглинання жорсткого ультрафіолету спокійного Сонця;
• Дослідження рентгенівського і гамма-випромінювання гамма-сплесків;
• Дослідження рентгенівських джерел, розташованих у площині екліптики.

Протягом активного функціонування КА всі наукові прилади, що входять в комплекс наукової апаратури залишалися працездатні. За час польоту було зібрано близько 380 Гб наукової інформації, яка продовжує оброблятися і понины. Через те, що час активного функціонування апарату припав на період спокійного Сонця, апаратом не було зафіксовано великих енергійних спалахів, тому частина наукової апаратури так і не була використана повною мірою. Водночас цілий ряд приладів показав унікальні результати. Зокрема прилад Сфінкс зафіксував мікроспалахи в УФ-діапазоні, які досі не вдавалося зафіксувати на інших космічних апаратах. За допомогою телескопів «ТЕСИС» було вивчено короткоживучі активні структури на поверхні Сонця. Приладом Електрон-М-Пєска були складені докладні карти поясів заряджених частинок на орбіті Землі. Приладом Конус-РФ зафіксовано декілька гамма-сплесків і репітерів. Успішно проведені вимірювання спалахів у м'якому рентгенівському діапазоні приладом Пінгвін-М, а в ультрафіолетовому — приладом ФОКА. Зокрема приладом ФОКА проведені вимірювання сонячного ультрафіолету через атмосферу Землі, що дозволяє провести аналіз складу та особливостей верхньої атмосфери Землі. Цінна інформація отримана на індійському приладі RT-2 і українському приладі Степ-Ф. Протягом польоту з оперативністю в 15 хвилин з моменту скидання даних з борту КА інформація з приладів ФОКА і Пінгвін-М передавалася в Росгідромет, щодня туди прямували зображення диска Сонця приладом ТЕСІС. Ця інформація використовувалася до запуску апарату «Метеор» для прогнозування магнітних бур на Землі.