Чибис Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

ЧибисВведение

Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН ЧибисВведение

Введение COMPTON (BATSE) – первые наблюдения гамма-всплесков, идущих от Земли FORTE – узкополосные импульсы (NBP) радиоизлучения (26 – 48 MГц) + оптика RHESSI - гамма-всплески идущие от Земли (TGF) Спутниковые наблюдения Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис

Ливень убегающих электронов Молниевый разряд гамма Схема формирования убегающих электронов и гамма излучения от молниевого разряда. Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАНВведение

В ходе исследований по гранту РФФИ «Новые физические механизмы электрических разрядов в атмосфере» [PI – А.В.Гуревич, Л.М.Зелёный Co-I – С.И.Климов], разработана теория ступенчатого лидера в сильных электрических полях [1]. В отличие от обычной теории, в ней одновременно учитываются три основных процесса: обычный пробой, явление убегания электронов и пробой на убегающих электронах. РФФИ [1] A.V. Gurevich, K.P. Zybin, Yu.V. Medvedev, Runaway breakdown in strong electric field as a source of terrestrial gamma flashes and gamma bursts in lightning leader steps, Phys. Lett. A 361, 119–125, 2007 Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис

Показано, что в результате обычного пробоя в сильном электрическом поле происходит убегание рождающихся высокоэнергичных электронов. Часть этих электронов, энергия которых превышает критическое значение, являются затравкой для пробоя на быстрых электронах, в результате которого нарастает лавина электронов релятивистских энергий. Релятивистские электроны эффективно излучают тормозные гамма кванты. Проведено сравнение предложенной модели с данными наблюдений спутника RHESSI идущих со стороны Земли гамма всплесков. Показано, что предложенная модель позволяет объяснить эти наблюдения. РФФИ Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис

На основе проделанных расчетов сформулированы требования к экспериментальному изучению высотных разрядов. Основным требованием является одновременное измерение радио и гамма излучений в суб-микросекундном временном диапазоне. Измерение ультрафиолетового и оптического излучений должно служить цели подтверждения факта, что наблюдались атмосферные грозовые разряды. Проведена разработка экспериментального подхода к исследованию высотного разряда с использованием специализированной космической платформы нового поколения и созданию бортовой специальной аппаратуры для изучения атмосферных разрядов. РФФИ Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис

Мы ориентируемся на изучение процессов, происходящих на высотах до 20 км, с помощью микроспутника, находящегося на высоте 500 км, и наземных обсерваториях. [2] Klimov, S.I., V.G.Rodin, L.M.Zelenyi, V.N.Angarov. Development of the Method of the Creation of Micro-Satellite (~ 50 kg) Platforms for the Fundamental and Applied Research of the Earth and Near-Earth Outer Space. R Sandau, H-P. Roeser, A. Valenzuela (Eds.) Small Satellites for Earth Observation. Springer Science+Busines Media B.V. p , РФФИ Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

Чибис РФФИ

Основные параметры научной аппаратуры (НА) микроспутника «Чибис-М» Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис

Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис - Рентген-гамма детектор – РГД (RGD) НИИЯФ МГУ - диапазон рентгеновского и гамма- излучения кэВ - масса ~ 2 кг -потребление ~ 5 Вт -Детектор ультрафиолета – ДУФ (DUF) НИИЯФ МГУ -- спектра оптического излучения и нанометров -- масса – 0.7 кг -- потребление – 0,5 Вт -Цифровая камера – ЦФК (DPC) ИКИ РАН -- информативность (матрица 500х500, разрешение ~ 250 м) -- масса – 1.5 кг -- потребление – 8 Вт -Радиочастотный анализатор – РЧА (RFA) ИКИ РАН -- диапазон частот – 28 – 50 МГц -- масса РЧА – 3.55 кг -- потребление – 6 Вт -Магнитно-волновой комплекс – МВК (MWC)Украина -- диапазон частот – 0 – 20 лГц Венгрия -- масса МВК – 2.35 кг -- потребление – 4 Вт Основные параметры НА «Чибис-М»

Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис Основные параметры НА «Чибис-М»

IKI SINP HungaryUkraine Блок-схема НА Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис Основные параметры НА «Чибис-М»

«универсальная» блок-схема приборов НА БНД-Ч БКУ WWWWWWWWWWWWWWWWW WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис Основные параметры НА «Чибис-М»

Кольцевая память (КП) у каждого прибора имеет фиксированный размер на несколько событий. Общий размер памяти прибора определяется максимальной длительностью события этого прибора, который задают постановщики эксперимента. Длительность события может регулироваться по командам. Пример: РЧА-1 с, РГД- 20 мс, ДУФ-100 мс. Командами от БКУ через БНД-Ч, кроме длительность события, могут задаваться и другие параметры оцифровки события: период оцифровки (дискретизация по времени), критерий «событие произошло» (СП, триггер), объём информации «до» и «после» события. Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис Основные параметры НА «Чибис-М»

События (грозовой разряд) происходят случайным образом, поэтому при записи в КП делается привязка к бортовому времени, оформление массива события (заголовок, нумерация и т.д.). В КП пишется только событие соответствующее критерию «событие произошло» (СП). При отсутствии события в КП пишется следующий цикл возможного события. Каждый прибор автономно производит запись события в КП со своим временным разрешением. Количество событий регистрируемых за один сеанс работы прибора ограничен примерно несколькими гигабайтами. Для выбранных значений производительности (РЧА) это будет около 10 событий. Дополнительно увеличивать объемы памяти лишено смысла, т.к. имеются ограничения по передаче телеметрической информации (1 Мбит/с) на Землю Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис Основные параметры НА «Чибис-М»

Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис Основные параметры НА «Чибис-М» Пример диаграммы работы КНА.

Временное разрешение. Миллисекундные события. TGF Временное разрешение должно быть лучше, чем 0.1 мс Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис

Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис Временное разрешение. Миллисекундные события. TGF

Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис Временное разрешение. Миллисекундные события. TGF

Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис Временное разрешение. Миллисекундные события. TGF

Определение высоты разряда (h) Схема двух гипотез - TIPPs – вторичный импульс, или эхо. Модель высотного разряда предполагает, что вторичный импульс связан со вторичным импульсом в мезосфере. Модель отражения от Земли – второй импульс это отражение от Земли. h h Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис Временное разрешение.

Micro-satellite Chibis-M Масса - 40 кг Микроспутниковая платформа «Чибис» Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис

Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис Микроспутниковая платформа «Чибис» Масса - 40 кг

Основные технические характеристики микроспутника "Чибис". Масса 40 кг. научные приборы10.8 кг. служебная аппаратура12.6 кг. конструкция и система терморегулирования 16.6 кг. Орбитакруговая высотой ~ 480 км. Время активного существованияне менее 2-х лет. Система ориентации: электромеханическая (электро-маховики) магнитодинамическая (электромагниты), гравитационная (штанга) точность определения ориентации по датчикам (звездный, солнечный, горизонта) и системе GPS - ГЛОНАССдо 2-х угл. мин. точность наведения (электромаховики и оптоволоконный ДУС) +/- 3 – 15 угл. мин. Система передачи данных: - борт-земля – 1Мбит/с; - объем накопительной памяти комплекса научной аппаратуры – 256 Мбайт; - минимальный суточный объем принимаемой от КНА информации – ~ 50 Мбайт; - радиочастоты командной и телеметрической линий –145, 435 МГц; - радиочастота передачи информации от КНА – 2200 МГц Система бортового энергопитания мощность~ 50 Вт круглосуточно. напряжение12 +/- 3 В ёмкость БХБ, суммарная9.5 А/час суммарная площадь солнечных батарей0.95 м 2 Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис Микроспутниковая платформа «Чибис»

Наземные наблюдения Тяньшаньская высокогорная научная станция Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис

Наземные наблюдения Тяньшаньская высокогорная научная станция Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис

Наземные наблюдения Тяньшаньская высокогорная научная станция Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис

Наземные наблюдения Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис Станция Сура Frequency range MHz Amplification 5-40 dB (in 5 dB steps) Recording channels ADC range 14 bits Maximum sampling frequency 60 MHz Maximum record length 1 sec Trigger mode - internal/external

Наземные наблюдения Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис Станция Сура

Станция Сура, 22 июля 2004, 21:00:32 Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис Наземные наблюдения

Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН ЧибисЗаключение

КНА "Гроза" в ходе проведения измерений на орбите должен решать следующие научные задачи по изучению: а) ступенчатого лидера высотных молний; б) высотного распределения разрядов облако – поверхность Земли и облако - облако; в) узких биполярных радио-импульсов (NBP); г) фона радиоизлучений в дипазоне МГЦ; д) всплесков УФ излучения; е) в диапазоне 10-2 – 2*10 5 Гц. Изучение космической погоды должно осуществляться как параллельно с изложенными выше, так и самостоятельно при передаче через ПРД 2.2 информации с прибора ПСА (ФМ, ИМ и КВЗ) на приёмный пункт Университета Ётвоса. е) электромагнитных параметров космической погоды в диапазоне 10-2 – 2*10 5 Гц. Изучение космической погоды должно осуществляться как параллельно с изложенными выше, так и самостоятельно при передаче через ПРД 2.2 информации с прибора ПСА (ФМ, ИМ и КВЗ) на приёмный пункт Университета Ётвоса. Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН ЧибисЗаключение

Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН ЧибисЗаключение

В процессе полёта микроспутника «Чибис-М» с использованием КНА «Гроза» должна реализовываться научно-образовательная программа путем передачи научной информации (например, с магнитно-волновых приборов) непосредственно на школьные и университетские наземные приёмные пункты. Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН ЧибисЗаключение

Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН ЧибисЗаключение

Мы ориентируемся на измерения TGF и NBP на высоте микроспутника ~ 500 км. Конечно, излучения от молний, рождённые на высоте 5-20 км и распространяющиеся на высоту 500 км, взаимодействуют с окружающей атмосферой и ионосферой и изменяются. Мы заинтересованы в контактах со специалистами, изучающими эти взаимодействия. Нам нужно знать условия, в которых происходят разряды на высоте 5-20 км. Для этого, в первую очередь, нужны скоординированные наземные наблюдения, особенно в приэкваториальных областях Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН ЧибисЗаключение

Цифровую фотокамеру мы используем для подтверждения, что молния зафиксирована в виде рассеянного свечения от облаков. Поэтому мы ориентируемся на ночные наблюдения. Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН ЧибисЗаключение

Древний метод ночных наблюдений Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН ЧибисЗаключение

Спасибо за внимание Уважаемые коллеги !!! Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис

MWC B-sensor PreAmp B Calibr. B Calibr. E,I Linear Regul. I-sensor E-sensor T-sensor PreAmp I PreAmp E B I E T Out. B Cal. Control B Out. I Cal. Control I Calibr. Sign Out. E Out. T Power Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис

MWC Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис

MWC Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис

MWC Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис

MWC SensorCompo nent Bandwidth Sampling Speed (max.) Search coil (Bx,Bz,By) 3 10Hz – 40kHz100KHz Electric VLF (E=E2-E1) 1 10Hz – 40kHz 100KHz Plasma current (I1,I2) 2 10Hz – 40kHz 100KHz Electric ULF (E=E2-E1) 1DC -100Hz 250Hz Magnetometer (BMx,BMy,BMz) 3DC -100Hz 250Hz Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис

MWC Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис

For the correct algorithm of the production of the sign of event (lightning) are necessary the knowledge of mutual time scale TGF and NBP.Conclusion Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Чибис

Конференция «Инновации РАН – 2007» 7-9 ноября 2007 г. г. Черноголовка В ходе создания академического микроспутника «ЧИБИС», в создании которо го участвуют и приобретают реальный опыт молодые специалисты, использована современная концепция «летающего прибора», позволя ющая проводить научные космические исследования без привлечения дорогостоящих космических аппаратов, разрабатываемых предприятиями космической отрасли.