Проект RELEC (Relativistic ELECtrons)

Универсальня платформа «Карат» для микроспутников 2 МИКРОСПУТНИК «КАРАТ» ДЛЯ ПЛАНЕТАРНЫХ МИССИЙ, АСТРОФИЗИЧЕСКИХ И ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3 УНИВЕРСАЛЬНЫЙ АППАРАТ «КАРАТ» С ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКОЙ Масса КА на орбите 110 кг Трехосная ориентация Время эксплуатации на орбите не менее 3 лет Универсальня платформа «Карат» для микроспутников

4 ВИБРО-ДИНАМИЧЕСКИЕ ТЕСТЫ Универсальня платформа «Карат» для микроспутников

5

6 ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД Универсальня платформа «Карат» для микроспутников

7 Используются бортовые системы, инструменты, модули и приборы, уже разработанные и протестированные в России; Конструкция и интерфейс разарботаны в соответствии с международными стандартами; Малый КА обладает модульной структурой; Бортовые системы КА также универсальны. Масса КА – около 100 кг Точность стабилизации 4 ×10 -3 град/сек Точность ориентации 10·телесных мин Время активной жизни 3 года Объем бортовой памяти не менее 8 Гбайт Передача научной информации по радиолинии S- или X–диапазона ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ УНИВЕРСАЛЬНОГО КА «КАРАТ» Универсальня платформа «Карат» для микроспутников

8 Цели экспериментов: Исследования космических лучей, магнитосферы, воздействия энергичных частиц на верхнюю атмосферу Исследования TLE в атмосфере EXPERIMENT RELEC ON-NOARD KARAT MISSION Универсальня платформа «Карат» для микроспутников

9 Упаравление полетом и получение данных будет осуществляться в ЦУПе НПО им. Лавочкина, а также компактными наземными приемными устройствами. Наземные приемные устройства с антеннами диаметром 3.7 и 5 м. Универсальня платформа «Карат» для микроспутников

10 Групповой запуск Попутный запуск ДнепрСоюз Рокот Старт-М Специальный запуск Универсальня платформа «Карат» для микроспутников

Открытие электронных радиационных поясов в экспериментах на спутнике Электрон в 60-х гг. Открытие электронных радиационных поясов в экспериментах на спутнике Электрон в 60-х гг. Баллонный эксперимент MAXIS (1996), Кируна. Высыпания высокоэнергичных электронов >500 кэВ: Баллонный эксперимент MAXIS (1996), Кируна. Высыпания высокоэнергичных электронов >500 кэВ: За восемь дней на низких высотах измерен поток - 5 х частиц. Полное число захваченных электронов – 2 х История вопроса Универсальня платформа «Карат» для микроспутников

Измерения рентгеновского излучения (от электронов с энергией ~1.7 МэВ) показали, что существует два основных типа высыпания – длительное (~100 сек) и кратковременное (~10 сек). Измерения в эксперименте MAXIS.

Высыпания электронов с энергией ~100 кэВ из радиационных поясов по данным эксперимента SAMPEX.

Научные цели Исследования ускорения релятивистских электронов в магнитосфере и высыпания электронов. Исследования воздействия высокоэнергичных частиц на верхнюю атмосферу и ионосферу. Исследования воздействия высокоэнергичных частиц на верхнюю атмосферу и ионосферу. Поиск транзиентных явлений, возможно, связанных с взаимодействиями энергичных частиц в атмосфере Исследования процессов ускорения в атмосфере как возможного источника высокоэнергичных магнитосферных электронов

Ключевые вопросы Одновременные измерения потоков энергичных электронов и протонов и вариаций низко-частотного электромагнитного излучения с высоким временным разрешением. Одновременные измерения потоков энергичных электронов и протонов и вариаций низко-частотного электромагнитного излучения с высоким временным разрешением. Тонкая временная структура TLE в оптическом, UV, рентгеновском и гамма- диапазонах. Тонкая временная структура TLE в оптическом, UV, рентгеновском и гамма- диапазонах. Обнаружение фоновых заряженных и нейтральных частиц в различных областях околоземного пространства.

Требования к аппаратуре: Детекторы электронов: широкий энергетический диапазон (~ МэВ), временное разрешение ~1 мс, измерение питч-углового распределения, широкий динамический диапазон (от ~ 0.1 до 10 5 частиц/см 2 с). Детекторы электронов: широкий энергетический диапазон (~ МэВ), временное разрешение ~1 мс, измерение питч-углового распределения, широкий динамический диапазон (от ~ 0.1 до 10 5 частиц/см 2 с). Низкочастотный анализатор: измерение как минимум двух компонент поля, частотных диапазон ~ кГц. Низкочастотный анализатор: измерение как минимум двух компонент поля, частотных диапазон ~ кГц. Детекторы рентгеновского и гамма-излучения: временное разрешение ~1 мкс, чувствительность эрг/см 2 для вспышки. Детекторы рентгеновского и гамма-излучения: временное разрешение ~1 мкс, чувствительность эрг/см 2 для вспышки. Дополнительно: обнаружение протонов с энергией >1 МэВ, широкоугольные наблюдения атмосферы в оптическом, рентгеновском и гамма-диапазонах. Дополнительно: обнаружение протонов с энергией >1 МэВ, широкоугольные наблюдения атмосферы в оптическом, рентгеновском и гамма-диапазонах.

Оборудование ДРГ-1 и ДРГ-2 – два идентичных детектора высокоэнергичных электронов, рентгеновского и гамма-излучения с высоким временным разрешением и чувствительностью. ДРГ-1 и ДРГ-2 – два идентичных детектора высокоэнергичных электронов, рентгеновского и гамма-излучения с высоким временным разрешением и чувствительностью. ДРГ-3 – детекторны энергичных электронов и протонов, направленные по трем осям ДРГ-3 – детекторны энергичных электронов и протонов, направленные по трем осям Телескоп-Т – оптический фотодетектор. Телескоп-Т – оптический фотодетектор. ДУФ – детектор ультрафиолета ДУФ – детектор ультрафиолета НЧА – низкочастотный анализатор НЧА – низкочастотный анализатор РЧА – радиочастотный анализатор РЧА – радиочастотный анализатор DOSTEL – дозиметрический модуль DOSTEL – дозиметрический модуль БЭ – модуль управления и сбора данных БЭ – модуль управления и сбора данных

Прибор ДРГ-1 (ДРГ-2) Два идентичных фосвич-детектора на основе NaI(Tl)/CsI(Tl)/пластического сцинтиллятора, направленные на Землю. Физические параметры: Рентген и гаммаЭлектроны Энергет. диап МэВ МэВ Эффект. площ. ~200 см 2 ~200 см 2 ср (геом.фактор) (общая ~800 см 2 ) Врем. разрешение 0.1 мкс1.0 мс Чувствительность ~5·10 -9 эрг/см 2 ~10 -1 част./см 2 с Технические параметры: Масса< 7 кг Размер300х270х200 мм Энергопотребление при 28 В не более 10 Вт

ФЭУ CsI(Tl) NaI(Tl) Al фольга Пластик Блок детектора

Прибор ДРГ-3 Три идентичных фосвич-детектора на основе NaI(Tl)/CsI(Tl)/пластикового сцинтиллятора, направленные по трем взаимно перпендикулярным осям (Декартова система координат). Физические параметры: ЭлектроныПротоны Энергет.диап МэВ МэВ Геом. фактор ~2 cм 2 ср ~2 см 2 ср Врем.разрешение 1.0 мс1.0 мс Чувствительность~10 част/см 2 с~10 част./см 2 с Технические параметры: Масса< 4 кг Размер250х250х250 мм Энергопотребление при 28 В не более 6 Вт

Зенит Сцинтилляционные детекторы Вдоль силовой линии геомагнитного поля

Прибор Телескоп-Т Оптический формирователь изображений на основе мультисигметного зеркала Физические параметры: Длины волн: нм Угловое разрешение: Угол зрения: ±7.5 0 Число ячеек: 4000 Число каналов ФЭУ: 64 Временное разрешение:100 мкс Амплитудный диапазон: 10 5 Технические параметры: Масса < 5 кг Размер200х200х400 мм Энергопотребление при 28 В не более 6 Вт

Прибор ДУФ Два ФЭУ с разными фильтрами входного окна Физические параметры: Длины волн: РМТ нм РМТ2 (красный) нм Угол зрения: ±7.5 0 Временное разрешение:100 мкс Амплитудный диапазон: 10 6 Технические параметры: Масса < 1 кг Размер140х140х80 мм Энергопотребление при 28 В не более 1 Вт

PMT1 PMT2

Прибор НЧА Низкочастотный анализатор: измерение двух компонентов магнитного и двух компонентов электрического поля и анализирующий блок. Физические параметры: Частотный диапазон:20 Гц - 20 кГц Число спектральных компонентов: 1024 Шаг по частоте: 20 Гц Временное разрешение:2 с Число категорий спектральных компонентов: 16 Технические параметры: Масса < 3 кг Размер160х130х80 мм Энергопотребление при 28 В не более 5 Вт

Измерение компонентов магнитного и электрического полей

Прибор РЧА Радиочастотный анализатор Физические параметры: Технические параметры: Масса < 1 кг Размер100х100х50 мм Энергопотребление при 28 В не более 5 Вт

Прибор DOSTEL Дозиметрический блок Технические параметры: Масса < 1 кг Размер100х80х70 мм Энергопотребление при 28 В не более 1 Вт

Блок электроники Физические параметры: Полный объем передаваемой информации: 500 МБайт/день Число управляющих команд: 24 Число цифровых команд: 256 категорий Технические параметры: Масса < 4 кг Размер270х250х200 мм Энергопотребление при 28 В не более 4 Вт

Электроны0.2 – 10 МэВ > 10 МэВ > 0.3 МэВ Протоны0.3 – 60 МэВ > 50 МэВ 3 – 150 МэВ >150 МэВ Гамма-кванты0.05 – 1.0 МэВ Нейтроны0.1 – 30 МэВ Рентген10 – 100 кэВ UV нм Энергетические диапазоны частиц и квантов, регистрируемых в эксперименте RELEC

Общие характеристики аппаратуры RELEC Масса45 кг Power60 Вт Информационный поток500 МБайт/день

Режимы работы Фоновый режим: обеспечивает 100%-ное покрытие орбиты с заданным временным разрешением < 1 c Не более 20 МБайт/день Режим события: Несколько (3-5) временных интервалов за виток с высоким (< 1 мкс) временным разрешением, включение по триггеру Около 50 МБайт на событие Четыре группы приборов: o oДРГ-1, НЧА o oДРГ-1(2), ДУФ, Телескоп-Т, РЧА o oБЧК, DOSTEL – только фоновый режим o oБЭ – обеспечивает другие приборы Общий поток информации – 500 МБайт/день.

Условия срабатывания триггера: 1.Внутренний триггер: a) Заданный уровень сигнала b) Интенсивность в заданный временной интервал c) Заданный уровень сигнала и интенсивность в заданный временной интервал (a + b) d) Совпадение внутреннего и внешнего (с другого заданного прибора) сигналов 2. Внешний триггер: a) Фиксация данных в заданном временном интервале по сигналу триггера с другого прибора b) Фиксация данных в заданном временном интервале в случае срабатывания триггера 3. Триггер события: Совпадение внутренних триггеров с двух и более приборов.

Другие геофизические и космофизические проблемы, которые можно исследовать аналогичной аппаратурой Литосферно-ионосферные связи (землетрясения) Атмосферно-ионосферные связи (грозы) Технические приложения Дозиметрия и одиночные отказы из-за нейтральной компоненты излучения

График работ Название этапаНачало-конец (месяц, год) 1Разработка предложений по научной программеМарт 2008 – Декабрь Составление документации и создание опытных моделей Изготовление моделей Декабрь 2008 – Декабрь Изготовление и тестирование технологической модели (ТМ)Декабрь 2009 – Март Изготовление испытательных стендов, комплексные тесты ТМ. Внесение изменений в документацию Декабрь 2009 – Март Изготовление летного образцаМарт 2010 – Май Изготовление испытательных стендов для летного образцаМарт 2010 – Май Комплексные тесты летного образца. Подготовка к запускуИюнь Декабрь 2010