Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» Проект«Коронас-Фотон» Ю.Д.Котов Физика плазмы в солнечной системе 17-20 февраля 2009г. ИКИ РАН 17-20 февраля 2009г. - презентация

1 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» Проект«Коронас-Фотон» Ю.Д.Котов Физика плазмы в солнечной системе февраля 2009г. ИКИ РАН февраля 2009г. ИКИ РАН

2 2 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» Программа КОРОНАС Программа КОРОНАС – Комплексные ОРбитальные Околоземные Наблюдения Активности Солнца ФЕДЕРАЛЬНОЕ КОСМИЧЕСКОЕ АГЕНТСТВО РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК (СОВЕТ ПО КОСМОСУ) Входит в Федеральную космическую программу России по разделу фундаментальные исследования КОРОНАС-И - с по (ИЗМИРАН, КБ Южное) КОРОНАС-Ф - с по (ИЗМИРАН, КБ Южное) КОРОНАС-ФОТОН – запуск 30 января 2009 г… (МИФИ, НИИЭМ/ВНИИЭМ) февраля 2009г. ИКИ РАН

3 3 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» Технические характеристики КА Коронас - Фотон п/пНаименование параметра Величина параметра 1Масса КА, кг1900 2Масса полезной нагрузки, кг540 3Резерв массы, кг400 4Напряжение электропитания, В Обеспечение электропотребления научной аппаратуры: среднесуточное, Вт максимальное (15 мин за виток), Вт Точность ориентации продольной оси КА на центр диска Солнца, угловые мин. ±5

4 4 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» Технические характеристики КА Коронас - Фотон ( продолжение) п/пНаименование параметра Величина параметра 7Точность определения положения продольной оси КА относительно направления на центр диска Солнца, угловые мин. 3 8Точность определения положения остальных осей КА, угловые градусы Угловая скорость КА по каждой оси, град/с 0,005 10Точность определения местоположения КА на орбите: вдоль орбиты, м по высоте и в боковом направлении, м ±1000 ± Объём запоминаемой научной информации за сутки, Гбит 8,2 12Объём информации, передаваемой за один сеанс связи, Мбит Орбита КА: тип высота, км наклонение, градусы круговая Срок активного существования, год3

5 5 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН»

6 6

7 7

8 8

9 9 Космодром ПЛЕСЕЦК 16 час 30 мин 30 января 2009г.

10 10 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» 7,68 и 15,36 Мбит/с;

11 11 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН»

12 12 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» Участники проекта (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»

13 13 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» Комплекс научной аппаратуры 8 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).

14 14 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» RT-2/G RT-2/S RT-2/GA Пингвин- МД БРМ-Д Электрон -МД Конус-Д1 ФОКА-ДМ ТЕСИС-БД СТЭП-ФД АФУ «Компарус» БФЗ магнитометра СМ-8М на штанге Приборный гермоотсек Регистрирующий блок «Наталья-2М» Конус-РФ-Д2

15 15 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН»

16 16 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» Комплекс научной аппаратуры ПриборОсновные характеристики. Диапазоны регистрации Организация разработчик Спектрометр высокоэнергичны х излучений «Наталья-2М» Гамма-излучение 0, МэВ; амплитудные и временные спектры Гамма-излучение 0, МэВ; амплитудные и временные спектры Нейтроны МэВ Нейтроны МэВ МИФИ, Москва Телескоп- спектрометр низкоэнергичного гамма-излучения RT-2 Рентген кэВ в фосвич- моде Рентген кэВ в фосвич- моде Гамма-излучение 0, МэВ в спектрометрической моде Гамма-излучение 0, МэВ в спектрометрической моде TIFR, Мумбай, Индия Поляриметр- спектрометр жесткого рентгеновского излучения «Пингвин-М» Рентген 20 – 150 кэВ, измерение линейной поляризации Рентген 20 – 150 кэВ, измерение линейной поляризации Рентген-гамма-излучение 0, МэВ Рентген-гамма-излучение 0, МэВ Мягкое рентгеновское излучение кэВ Мягкое рентгеновское излучение кэВ ФТИ РАН, Санкт- Петербург

17 17 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» ПриборОсновные характеристики. Диапазоны регистрации Организация разработчик Рентгеновский и гамма-спектрометр «Конус-РФ» Спектры в рентгене -гамма 10 кэВ - 12 МэВ Спектры в рентгене -гамма 10 кэВ - 12 МэВ ФТИ РАН, Санкт- Петербург Многоканальный фотометр СОКОЛ Измерения малых периодических колебаний солнечного излучения в окнах с длинами волн около 280, 350, 500, 650, 850, 1100, 1500 нм. Измерения малых периодических колебаний солнечного излучения в окнах с длинами волн около 280, 350, 500, 650, 850, 1100, 1500 нм. ИЗМИРАН, Троицк Анализатор заряженных частиц «Электрон-М» Протоны 1-20 МэВ Протоны 1-20 МэВ Электроны 0,2-2 МэВ Электроны 0,2-2 МэВ Ядра (с Z

18 18 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» Комплекс научной аппаратуры ПриборОсновные характеристики. Диапазоны регистрации Организация разработчик Солнечный телескоп- спектрометр ТЕСИС Блок СФИНКС (в составе ТЕСИС) Телескоп в линии MgXII (8,42 A) Телескоп в линии MgXII (8,42 A) Спектрогелиометр А Спектрогелиометр А Телескопы А и А Телескопы А и А Коронограф нм, изображение короны до 4-х радиусов Солнца Коронограф нм, изображение короны до 4-х радиусов Солнца Спектр в мягком рентгене 0,5-15кэВ Спектр в мягком рентгене 0,5-15кэВ ФИАН, Москва ЦКИ ПАН, Польша Быстрый рентгеновский монитор БРМ Рентген кэВ, шесть каналов Рентген кэВ, шесть каналов МИФИ, Москва Монитор солнечного жесткого ультрафиолетового излучения ФОКА Мягкий рентген 1-11нм Мягкий рентген 1-11нм Жесткий ультрафиолет 27-37нм Жесткий ультрафиолет 27-37нм Жесткий ультрафиолет в линии водорода 121,6 нм Жесткий ультрафиолет в линии водорода 121,6 нм МИФИ, Москва

19 19 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» Комплекс научной аппаратуры (вспомогательные системы) ПриборНазначение. Основные характеристики. Организация разработчик Магнитометр СМ- 8М Измерение трех компонент магнитного поля Земли от –55 до +55мкТл Измерение трех компонент магнитного поля Земли от –55 до +55мкТл ФГУ НПП Геологораз- ведка, СПб Система сбора и регистрации научной информации ССРНИ Сбор научной информации, выдача цифровых команд на научную аппаратуру. Объем ЗУ- 1ГБайт. Сбор научной информации, выдача цифровых команд на научную аппаратуру. Объем ЗУ- 1ГБайт. ИКИ РАН, Москва Блок управления и соединений БУС- ФМ Выдача питания и команд на научную аппаратуру. Выдача питания и команд на научную аппаратуру. ИКИ РАН, Москва Подробности:

20 20 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» TESIS assembly of instruments for XUV imaging spectroscopy of the Sun It is advanced version of the SPIRIT instrument (Coronas-F) Kuzin S. et al; Cospar meeting 2006 talk E

21 21 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН»

22 22 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН»

23 23 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» Три калиброванные апертуры для излучения всего Солнца: 19.96, and мм 2 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 target Detector M-class flare rates Δλ (cts/s) 7.95 – 9.54 Å Al + Mg 7.95 – 9.54 Å 2e – 3.08 Å Ti + Ca 2.50 – 3.08 Å 7e – 2.07 Å Fe + Cr 1.74 – 2.07 Å 3e – 1.74Å Cu + Fe 1.38 – 1.74Å 5e 2 Absorption edge Emission edge 7.95 – 9.54 Å

24 24 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» Design characteristics of RT-2 (Индия) Type Phoswich NaI(Tl)+CsI(Na) CZT Thickness (mm)3+255 Size (mm)117.6 dia 40 X 40 (4 numbers) ReadoutPMT1024 pixels (ASIC) Effective area (cm 2 ) keV) Energy resolution keV) 18%8 % Energy range 15 – 150 keV (extended 2 MeV) 10 – 100 keV Time Resolution (ms)10

25 25 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» 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

26 26 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» 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 100 keV (< 8%) Energy range 10 – 100 keV Up to 1 MeV (Photometric)

27 27 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» 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

28 28 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» 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.

29 29 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» Блок детекторов прибора ФОКА

30 30 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» Программа летных испытаний Научная часть. Программа научных исследований и экспериментов в космическом пространстве 608 КБ Д11

31 31 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» Взаимодействие приборов КНА с КА Бюро Совета 2008-Окт-15

32 32 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» Программы проведения космических экспериментов Проведение подготовительных операций перед включением, включение приборов и установка исходных состояний Время выдержки до дней Контроль работоспособности научных приборов Продолжительность 412 витков от запуска КА Оптимизация настроек приборов Проведение систематических наблюдений и измерений.

33 33 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» Порядок наблюдений Основной 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.

34 34 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» 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

35 35 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» ПРИБОР источника Доля, % Наталья-2М 1-3, ,26% ФОКА 9 0,37% БРМ 10 9,39% ПИНГВИН-М 11 0,59% КОНУС-РФ ,57% ЭЛЕКТРОН-М- ПЕСКА 15 0,29% СТЭП-Ф 16 0,70% РТ ,98 % ТЕСИС ,12% СОКОЛ 4 0,20% БАТС 25 0,52% БУМ 0,01% ИТОГО100,00% ССРНИ 1,56%

36 36 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» Подготовка НКПОР к работам по КА «Коронас-Фотон»

37

38 НКПОИ КК "Коронас-Фотон" НЦ ОМЗ СФХИ Система формирования и хранения информации FTP-сервер НЦ ОМЗ МИФИ целевая информация исходные данные для проведения сеанса связи (ПЗ и НУ) ЦУП Потребители Коммутатор Интернет ПК-7 основной приемный комплекс (прием и регистрация) АдминистраторРегистратор КА "Коронас-Фотон" 8,198 и 8,320 ГГц 1 Гб/сутки (4 витка) Долговременный архив НЦ ОМЗ Сервер "Метеор-М" ПК-2 резервный приемный комплекс (прием и регистрация) АдминистраторРегистратор СУПК Система управления приемными комплексами - -доработка Отделением 011 "РНИИ КП" по договору с "НПП ВНИИЭМ« - доработка НЦ ОМЗ "РНИИ КП" по договору с МИФИ

39 Преобразование информации в МИФИ Участники эксперимента НЦ ОМЗ ЦУП Балли- стика План- задание на прием ЦИ Расписание сеансов управления КНА «ФОТОН» Снятие транспорт- ных пакетов Целевая инф-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 управле ние 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 данные Теле- метрия Обработка баллисти- ческих данных Обработка отчетов о сеансах управления Целевая инф-ия Формирован ие сводной заявки на упр. Работы по разработке ПО и его тестирование выполнены полностью

40 40 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» 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)

41 41 Спутниковый проект «КОРОНАС-ФОТОН» 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.