Проект « Коронас-Фотон »

Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН»

Проект Проект «Коронас-Фотон»«Коронас-Фотон»

Ю.Д.КотовЮ.Д.Котов

Физика плазмы в солнечной системеФизика плазмы в солнечной системе 17-20 февраля 2009г. ИКИ РАН17-20 февраля 2009г. ИКИ РАН

2Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН»

Программа КОРОНАСПрограмма КОРОНАСПрограмма КОРОНАС – Комплексные ОРбитальные Околоземные Наблюдения Активности Солнца

ФЕДЕРАЛЬНОЕ КОСМИЧЕСКОЕ АГЕНТСТВО РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК (СОВЕТ ПО КОСМОСУ)

Входит в Федеральную космическую программу Входит в Федеральную космическую программу России по разделу фундаментальные исследованияРоссии по разделу фундаментальные исследования

КОРОНАС-И - с 03.1994 по 12.2000 (ИЗМИРАН, КБ Южное)

КОРОНАС-Ф - с 07.2001 по 12.2005 (ИЗМИРАН, КБ Южное)

КОРОНАС-ФОТОН – запуск 30 января 2009 г… (МИФИ, НИИЭМ/ВНИИЭМ)

17-20 февраля 2009г. ИКИ РАН17-20 февраля 2009г. ИКИ РАН


Технические характеристики КА “Коронас - Фотон”Технические характеристики КА “Коронас - Фотон”

№ п/п Наименование параметра Величина параметра

1 Масса КА, кг 19002 Масса полезной нагрузки, кг 5403 Резерв массы, кг 400

4 Напряжение электропитания, В 27+7

-3

5 Обеспечение электропотребления научной аппаратуры:

среднесуточное, Вт максимальное (15 мин за виток), Вт

400600

6 Точность ориентации продольной оси КА на центр диска Солнца, угловые мин. ±5


Технические характеристики КА “Коронас - Фотон”Технические характеристики КА “Коронас - Фотон” ( (продолжение)продолжение)

№ п/п Наименование параметра Величина параметра

7 Точность определения положения продольной оси КА относительно направления на центр диска Солнца, угловые мин.

3

8 Точность определения положения остальных осей КА, угловые градусы. 2 - 3

9 Угловая скорость КА по каждой оси, град/с ≤ 0,005

10 Точность определения местоположения КА на орбите: вдоль орбиты, м по высоте и в боковом направлении, м

±1000± 500

11 Объём запоминаемой научной информации за сутки, Гбит 8,2

12 Объём информации, передаваемой за один сеанс связи, Мбит 2048

13 Орбита КА: тип высота, км наклонение, градусы

круговая50082.5

14 Срок активного существования, год 3

9Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН»Космодром ПЛЕСЕЦК 16 час 30 мин 30 января 2009г.Космодром ПЛЕСЕЦК 16 час 30 мин 30 января 2009г.


7,68 и 15,36 Мбит/с;


Участники проектаУчастники проекта(разработчики научной аппаратуры)(разработчики научной аппаратуры)

Головная научная организация Московский инженерно-физический институт ( МИФИ)

Научно-исследовательский институт ядерной физики МГУ (НИИЯФ МГУ), Москва

Физико-технический институт РАН (ФТИ РАН), СПб Физический институт РАН (ФИ РАН), Москва Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения

радиоволн РАН (ИЗМИРАН), Троицк Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН), Москва Харьковский национальный университет (ХНУ), Харьков, Украина Taтa институт фундаментальных исследований (ТИФР), Мумбай, Индия Центр космических исследований Польской академии наук

(ЦКИ ПАН), Вроцлав, Польша ФГУП НПП «Геологоразведка»


Комплекс научной аппаратуры8 приборов для регистрации электромагнитного

излучения Солнца (от ближнего инфракрасного до гамма-излучения) и солнечных нейтронов;

2 прибора для регистрации заряженных частиц (протонов, электронов, ядер);

Магнитометр для измерения магнитного поля Земли на орбите спутника;

2 служебных прибора (блок управления аппаратурой БУС-ФМ и система сбора и регистрации научной информации ССРНИ).


RT-2/GRT-2/G

RT-2/SRT-2/S

RT-2/GART-2/GA

Пингвин- МДПингвин- МД

БРМ-ДБРМ-ДЭлектрон -МДЭлектрон -МД

Конус-Д1Конус-Д1

ФОКА-ДМФОКА-ДМ

ТЕСИС-БДТЕСИС-БД СТЭП-ФДСТЭП-ФД

АФУ «Компарус»АФУ «Компарус»

БФЗ магнитометра БФЗ магнитометра СМ-8М на штангеСМ-8М на штанге

Приборный Приборный гермоотсекгермоотсек

Регистрирующий Регистрирующий блок «Наталья-2М»блок «Наталья-2М»

Конус-РФ-Д2Конус-РФ-Д2


Комплекс научной аппаратурыПрибор Основные характеристики.

Диапазоны регистрацииОрганизация разработчик

Спектрометр Спектрометр высокоэнергичнывысокоэнергичных излучений х излучений «Наталья-2М»«Наталья-2М»

Гамма-излучение 0,3 - 2000 МэВ; Гамма-излучение 0,3 - 2000 МэВ; амплитудные и временные амплитудные и временные спектры спектры Нейтроны 20 - 300 МэВНейтроны 20 - 300 МэВ

МИФИ, МИФИ, МоскваМосква

Телескоп-Телескоп-спектрометр спектрометр низкоэнергичного низкоэнергичного гамма-излучения гамма-излучения RT-2RT-2

Рентген 10 - 150 кэВ в фосвич-Рентген 10 - 150 кэВ в фосвич-модемодеГамма-излучение 0,10 - 2 МэВ в Гамма-излучение 0,10 - 2 МэВ в спектрометрической моде спектрометрической моде

TIFR, Мумбай, TIFR, Мумбай, Индия Индия

Поляриметр-Поляриметр-спектрометр спектрометр жесткого жесткого рентгеновского рентгеновского излучения излучения «Пингвин-М»«Пингвин-М»

Рентген 20 – 150 кэВ, измерение Рентген 20 – 150 кэВ, измерение линейной поляризациилинейной поляризацииРентген-гамма-излучение 0,015 - 5 Рентген-гамма-излучение 0,015 - 5 МэВМэВМягкое рентгеновское излучение 2 Мягкое рентгеновское излучение 2 - 10 кэВ- 10 кэВ

ФТИ РАН, ФТИ РАН, Санкт-Санкт-ПетербургПетербург


Прибор Основные характеристики. Диапазоны регистрации

Организация разработчик

Рентгеновский и Рентгеновский и гамма-спектрометр гамма-спектрометр «Конус-РФ»«Конус-РФ»

Спектры в рентгене -гамма 10 кэВ - Спектры в рентгене -гамма 10 кэВ - 12 МэВ12 МэВ

ФТИ РАН, ФТИ РАН, Санкт-Санкт-Петербург Петербург

Многоканальный Многоканальный фотометр СОКОЛфотометр СОКОЛ

Измерения малых периодических Измерения малых периодических колебаний солнечного излучения в колебаний солнечного излучения в окнах с длинами волн около 280, окнах с длинами волн около 280, 350, 500, 650, 850, 1100, 1500 нм.350, 500, 650, 850, 1100, 1500 нм.

ИЗМИРАН, ИЗМИРАН, ТроицкТроицк

Анализатор Анализатор заряженных частиц заряженных частиц «Электрон-М»«Электрон-М»

Протоны 1-20 МэВПротоны 1-20 МэВЭлектроны 0,2-2 МэВЭлектроны 0,2-2 МэВЯдра (с Z<26) 2 - 50 МэВ/нуклон Ядра (с Z<26) 2 - 50 МэВ/нуклон

НИИЯФ МГУ, НИИЯФ МГУ, МоскваМосква

Спутниковый Спутниковый телескоп телескоп электронов и электронов и протонов СТЭП-Фпротонов СТЭП-Ф

Протоны 9,8 - 61,0 МэВПротоны 9,8 - 61,0 МэВЭлектроны 0,4-14,3 МэВЭлектроны 0,4-14,3 МэВАльфа-частицы 37-246 МэВАльфа-частицы 37-246 МэВ

ХНУ, ХНУ, Харьков, Харьков, УкраинаУкраина


Комплекс научной аппаратурыПрибор Основные характеристики. Диапазоны регистрации


Солнечный Солнечный телескоп- телескоп- спектрометр спектрометр ТЕСИСТЕСИС

Блок СФИНКС Блок СФИНКС (в составе ТЕСИС)(в составе ТЕСИС)

Телескоп в линии MgXII (8,42 A)Телескоп в линии MgXII (8,42 A)Спектрогелиометр 280-330 АСпектрогелиометр 280-330 АТелескопы 130-136 А и 290- 320 АТелескопы 130-136 А и 290- 320 АКоронограф 29-32 нм, изображение Коронограф 29-32 нм, изображение короны до 4-х радиусов Солнцакороны до 4-х радиусов СолнцаСпектр в мягком рентгене 0,5-15кэВСпектр в мягком рентгене 0,5-15кэВ

ФИАН, МоскваФИАН, Москва

ЦКИ ПАН, ЦКИ ПАН, ПольшаПольша

Быстрый Быстрый рентгеновский рентгеновский монитор БРМмонитор БРМ

Рентген 20-600 кэВ, шесть каналовРентген 20-600 кэВ, шесть каналов МИФИ, МИФИ, МоскваМосква

Монитор Монитор солнечного солнечного жесткого жесткого ультрафиолетовогультрафиолетового излучения ФОКАо излучения ФОКА

Мягкий рентген 1-11нмМягкий рентген 1-11нмЖесткий ультрафиолет 27-37нмЖесткий ультрафиолет 27-37нмЖесткий ультрафиолет в линии Жесткий ультрафиолет в линии водорода 121,6 нмводорода 121,6 нм

МИФИ, МИФИ, МоскваМосква


Комплекс научной аппаратуры(вспомогательные системы)

Прибор Назначение. Основные характеристики.


Магнитометр СМ-Магнитометр СМ-8М8М

Измерение трех компонент Измерение трех компонент магнитного поля Земли от –55 до магнитного поля Земли от –55 до +55мкТл +55мкТл

ФГУ НПП ФГУ НПП Геологораз-Геологораз-ведка, СПбведка, СПб

Система сбора и Система сбора и регистрации регистрации научной научной информации информации ССРНИ ССРНИ

Сбор научной информации, выдача Сбор научной информации, выдача цифровых команд на научную цифровых команд на научную аппаратуру. Объем ЗУ- 1ГБайт. аппаратуру. Объем ЗУ- 1ГБайт.

ИКИ РАН, ИКИ РАН, Москва Москва

Блок управления и Блок управления и соединений БУС-соединений БУС-ФМФМ

Выдача питания и команд на Выдача питания и команд на научную аппаратуру.научную аппаратуру.

ИКИ РАН, ИКИ РАН, Москва Москва

Подробности: http://iaf.mephi.ru


TESIS assembly of instruments for XUV imaging spectroscopy of the Sun

Name of channel

Parameter

FeXX XUV

telescope

HeII XUV

telescope-coronagraph

WF XUVwide

field telescope-

coronagraph

Mg XII spectro-

heliometer

XUV spectro-

heliometer

SphinX Solar

Photometer in X-rays

Spectral band, Å

131-133 295-315 8.418-8.423 280-335 1- 10 keV

Field of view

Full disk: 60

60 in the field of 2.5

Corona up to 5 radii - 2.5

Full disk: 60

1.6 (cross to dispertion)

Spatial resolution, arcsec

1,7 4.4 2 3 (cross to dispertion)

256 channel

Spectral resolution

/~70 /~20 /~20 2*10-4 Å/pix 2*10-2 Å/pix Full Sun

It is advanced version of the SPIRIT instrument (Coronas-F)

Kuzin S. et al; Cospar meeting 2006 talk E2.1 009 - 06


Три калиброванные апертуры для излучения всего Солнца: 19.96, 0.397 and 0.0785 мм2 с тремя идентичными блоками: полный динамический диапазон – семь порядков величины от

А до Х40 класса Поток в узком спектральном диапазоне в тех спектральных

каналах по впервые применяемой схеме

Filter

Fluorescence targetDetector M-class flare rates

Δλ (cts/s)

Al + Mg 7.95 – 9.54 Å7.95 – 9.54 Å 2e4

Ti + Ca 2.50 – 3.08 Å2.50 – 3.08 Å 7e3

Fe + Cr 1.74 – 2.07 Å 1.74 – 2.07 Å 3e3

Cu + Fe 1.38 – 1.74Å1.38 – 1.74Å 5e2

Absorption edge

Emission edge

7.95 – 9.54 7.95 – 9.54 ÅÅ


Design characteristics of RT-2 (Индия)

Type PhoswichNaI(Tl)+CsI(Na)

CZT

Thickness (mm) 3+25 5

Size (mm) 117.6 dia 40 X 40(4 numbers)

Readout PMT 1024 pixels (ASIC)

Effective area (cm2)(@60 keV) 100 64

Energy resolution(@60 keV) 18% 8 %

Energy range15 – 150 keV(extended 2

MeV)

10 – 100 keV

Time Resolution (ms) 10 10


Three RT-2 detectors

The Tantalum Coded Mask is coded by open and close pattern of squares of size 2.5mm. Its dimensions are 180 x180 x0.5mm.

Mechanical slat collimator made up of Tantalum surrounded by a graded shield with viewing angles of 4º x 4º and 6º x 6º respectively.

Four CDZ modules

Two phoswich detectors One CZT detector


Specifications of CZT detector

Area 64 cm 2 Pixels 1024

Pixel size 2.5 mm X 2.5 mm (5 mm thick) Read-out ASIC based (8 chips of 128 channels)

Imaging method Coded Aperture Mask (CAM)/ FZP

Field of View 6 o X 6 o CAM

3 o X 1.5 oFZP

Angular resolution 30 arcmin/ 30 arcsec

Energy resolution 5% @ 100 keV (< 8%)

Energy range 10 – 100 keV Up to 1 MeV (Photometric)


We have FOUR Fresnel Zone plates (picture in the webpage), two of them are 24mm diameter and two are of 30mm diameter (having 40micron and 50 micron) thinnest pixels respectively. They are separated by 30cm. The fringes produced would enable resolution of the instrument of few tens of arc seconds the highest resolution ever attempted in space in shadow mask imaging techniques


Над CZT-детектором на расстоянии 40см расположен коллиматор в виде кодированной маски со случайным расположением поглощающих элементов. Построение изображения : Coded Aperture Mask (CAM) размер : 1024 cm2, размер элемента : 2.5 мм x 2.5 мм, материал : Тантал, толщина : 0.5 мм.

Оцененное угловое разрешение композиции CZT для слабых вспышек составляет 30 угловых минут, для мощных вспышек может быть улучшено обработкой вплоть до 2 угловых минут.

Другой детектор блока RT-2/CZT выполнен из сцинтиллятора GdOS размером 25 х 50 мм и толщиной 3мм, находящемся в оптическом контакте с СMOS - матрицей с эффективным размером пикселов 100 х 100 мкм. Над GdOS/СMOS детектором на расстоянии 40 см установлен коллиматор в виде двух пластин Френеля, которые изготовлены из вольфрама толщиной 1мм эффективные до 100 кэВ. Для наиболее мощных вспышек при их простой пространственной структуре угловое разрешение может достигать 5 угловых секунд.


Блок детекторов прибора ФОКА


Программа летных испытанийНаучная часть. Программа научных

исследований и экспериментов в космическом пространстве

608 КБ 500.00.000 Д11


Взаимодействие приборов КНА с КА

Бюро Совета 2008-Окт-15Бюро Совета 2008-Окт-15


Программы проведения космических экспериментов

Проведение подготовительных операций перед включением, включение приборов и установка исходных состояний Время выдержки до 10-12 дней

Контроль работоспособности научных приборов Продолжительность 412 витков от запуска КА

Оптимизация настроек приборов Проведение систематических наблюдений

и измерений.


Порядок наблюденийОсновной задачей оператора

программы ЛИ является обеспечение максимально возможного по длительности непрерывного наблюдательного времени для мониторов рентгеновского и гамма-излучения: Наталья-2М, RT-2, Конус-РФ, Пингвин, БРМ, ФОКА, СОКОЛ, Сфинкс-X, ТЕСИС.


Информационные квоты

При штатной работе всех систем КА, приборов КНА и наземной инфраструктуры КК «КОРОНАС-ФОТОН» объем наблюдательного времени и частота измерений для каждого из приборов будет определяться скоростью использования им суточной информационной квоты


ПРИБОР № источника Доля, % Наталья-2М 1-3, 5-7 43,26% ФОКА 9 0,37% БРМ 10 9,39% ПИНГВИН-М 11 0,59% КОНУС-РФ 13-14 1,57% ЭЛЕКТРОН-М- ПЕСКА 15 0,29% СТЭП-Ф 16 0,70% РТ-2 19-20 0,98 % ТЕСИС 21-23 42,12% СОКОЛ 4 0,20% БАТС 25 0,52% БУМ 0,01% ИТОГО 100,00% ССРНИ 1,56%


Подготовка НКПОР к Подготовка НКПОР к работам по КА «Коронас-работам по КА «Коронас-

Фотон»Фотон»

ПК-7ПК-2

Резервный пункт приема

Основной пункт приема

Передающая станция МО

НЦ ОМЗ (РНИИ КП)

FTP-сервер

ЦЭОНХД

Научный совет проекта «КОРОНАС-ФОТОН»

МИФИ

TIFR (Индия)RT-2

ФТИ РАН (Спб)ПИНГВИН-МКОНУС-РФ

ФИАН (Москва)ТЕСИС

ИЗМИРАН (Троицк)СОКОЛ

НИИЯФ МГУ (Москва)ЭЛЕКТРОН-М-ПЕСКА

ХНУ (Украина)СТЕП-ФЦелевая информация

ВНИИЭМ

ЦУП

Управление бортом

ИКИ (Москва)ССРНИБУС-ФМ

СХЕМА ОБМЕНА ИНФОРМАЦИИ МЕЖДУ НКУ, НКПОИ И КА

8.2 ГГц

Управление

Раз

рабо

тчик

и пр

ибор

ов

НКУ

НКПОИ

КА « КОРОНАС-ФОТОН»

Оценка качества приема

План регламентных работ

Баллистический вектор

Расписание сеансов связи

Опе

рато

р КА

FTP

-сер

вер

Бал

лист

ичес

кий

вект

ор

Сут

., до

лгос

рочн

. про

гноз

Упра

влен

ие К

НА

«Ф

ОТО

Н»

Теле

мет

риче

ская

инф

-ция

НКПОР

НКПОИ КК "Коронас-Фотон" НЦ ОМЗ

СФХИСистема

формирования и хранения

информации

FTP-сервер НЦ ОМЗ

МИФИ

целевая информация

исходные данные для проведения сеанса связи (ПЗ и НУ)

ЦУП Потребители

Коммутатор

Коммутатор

Интернет

ПК-7основной приемный комплекс

(прием и регистрация)

Администратор Регистратор

КА "Коронас-Фотон"8,198 и 8,320 ГГц

1 Гб/сутки (4 витка)

Долговременный архив НЦ ОМЗ

Сервер "Метеор-М"

ПК-2резервный приемный комплекс

(прием и регистрация)Администратор Регистратор

СУПКСистема

управления приемными

комплексами

-доработка Отделением 011 "РНИИ КП" по договору с "НПП ВНИИЭМ«

- доработка НЦ ОМЗ "РНИИ КП" по договору с МИФИ

Преобразование информации в МИФИ

Учас

тник

и эк

спер

имен

та

НЦ О

МЗ

ЦУП

Балли-стика

План-задание

на прием ЦИ

Расписание сеансов управления КНА «ФОТОН»

Снятие транспорт-

ных пакетов

Целеваяинф-ия «Сшивка»

данных с 2 радиоканалов

Разделение целевой инф. по приборам

Экспресс-анализ научных данных

Размещение данных на FTP-сервере МИФИ

Контроль работоспособн

ости КНА

Экспресс-отчеты о работе

аппаратуры

Отчет о работоспособности КНА «ФОТОН»

Индек-сация в

БД «К-Ф»

БАЗА ДАННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТА «КОРОНАС-ФОТОН»

Проверка заявок на

управление

Формирование исходных данных по упр. для ЦУП

ИД для ИНМ / ИНМ на согласование

Заявки на

управление

Отчеты сеансов управле

ния

Разделение данных по приборам

Размещение данных на FTP-сервере МИФИ

Отчеты о реализации заявок

Обработка телеметрических

данных

Разделение тлм. данных по

приборам

Размещение тлм. данных на FTP-сервере

МИФИ

Телеметрические данныеТеле-

метрия

Обработка баллисти-

ческих данных

Обработка отчетов о сеансах

управления

Целеваяинф-ия

Формирование сводной заявки на

упр.

Работы по разработке ПО и его тестирование выполнены полностью


Использование данных в Украине Результаты работы прибора СТЭП-Ф

публикуются совместно российскими и украинскими специалистами по согласованию с научным руководителем проекта «Коронас-Фотон». Интерпретировать результаты участники проекта могут независимо.

Украинские специалисты имеют право использовать данные других приборов КНА «Фотон» на основании соответствующего обращения в Роскосмос (или другую организацию, уполномоченную Роскосмосом)


Использование данных в Индии

1. ИСРО получает от МИФИ по линии связи все исходные данные с прибора RТ-2, а также навигационные и иные вспомогательные данные о КА, необходимые для определения условий работы прибора и привязки наблюдательных данных к изучаемым физическим явлениям.

2. Оригинальные наблюдательные результаты по RТ-2 или их совокупность публикуются совместно российскими и индийским специалистами. Состав совместного авторского коллектива согласуется научным руководителем эксперимента RТ-2 с научным руководителем проекта "Коронас-Фотон" или определенным им российским участником проекта. Интерпретация наблюдательных данных и их сравнение с расчетами могут выполняться участниками сотрудничества независимо.

3. Данные по высокоэнергичному излучению с российского прибора "Наталья-2М", входящего в состав КНА "Фотон", будут доступны индийским специалистам по их обращению к научному руководителю проекта "Коронас-Фотон" с изложением научной задачи и периода наблюдений, к которому должны относиться данные.

Проект « Коронас-Фотон »

Documents

Transcript of Проект « Коронас-Фотон »