Солнце довольно длительный период являлось объектом изучения астрофизиков НИИ «КрАО». Одной из причин такого тщательного исследования считается интерес к звезде как к гигантской физической

Солнце довольно длительный период являлось объектом изучения астрофизиков НИИ «КрАО». Одной из причин такого тщательного исследования считается интерес к звезде как к гигантской физической лаборатории, в которой протекают процессы, недоступные для воспроизводства на Земле. Еще один повод к изучению – воздействие ритмов Солнца на живые организмы, обитающие на Земле. С развитием гелиосейсмологии и применением одноименного метода для установления внутреннего строения Солнца, а именно для создания модели внутреннего строения звезды по наблюдаемым его собственным глобальным колебаниям, стало возможным изучить физические условия в солнечных глубинах.

С целью измерения осцилляций яркости Солнца как звезды сотрудниками НИИ «КрАО» был разработан эксперимент «СОЯ» («Солнечные осцилляции яркости»), относящийся к числу фундаментальных космических исследований. Ответственным за создание прибора для изучения данного явления назначен доктор физико-математических наук А.В. Брунс. Именно благодаря Андрею Владимировичу эксперимент «СОЯ» был включен в уже завершавшийся на тот момент проект межпланетной станции к Марсу, проводимый Институтом космических исследований АН СССР (ИКИ АН СССР). Директор ИКИ АН СССР Р.З. Сагдеев включил прибор в программу «Марс-94». Уход в скором времени Р.З. Сагдеева с должности спровоцировал прекращение работы сотрудников института над установкой прибора «СОЯ» на межпланетной космической станции. Инженеры ИКИ АН СССР заявляли о технической невозможности его монтажа. Среди причин указывались занятость всех каналов телеметрии, отсутствие свободных контактов в герморазъёме для подачи напряжения питания.

Возникла проблема формирования нового технического коллектива для работы с прибором «СОЯ». Сотрудничество было предложено ряду иностранных ученых, среди которых консультативную помощь согласился оказать французский исследователь Жан-Пьер Делабудинер. Он добился поддержки в Национальном центре космических исследований KNES Франции. Благодаря сотрудничеству с KNES соучастником эксперимента стал Ж.–Л. Берто, руководитель французского прибора SPICAM. В результате сотрудники КрАО АН СССР получили из французского прибора все необходимые напряжения питания, сигналы единого бортового времени и команды с Земли [2, с. 119]. В свою очередь, КрАО АН СССР планировала передавать через французский прибор на записывающее устройство станции телеметрические данные для последующей передачи на Землю во время сеансов связи.

Для многочисленных испытаний прибора (электрических проверок правильности межблочных соединений, правильности функционирования аппаратуры и проверок соответствия прибора техническим требованиям к аппаратуре, устанавливаемой на межпланетную станцию) также требовались специалисты. В 1991 г. НИИ «КрАО» не имела возможности приобрести компьютеры для изготовления наземной испытательной аппаратуры. Содействие в этом вопросе оказал Жан-Пьер Делабудинер. Во французском Институте космической астрофизики, на месте его работы, были изготовлены два экземпляра испытательного стенда. Методикой работы со стендами владел инженер Кановас, который присоединился к эксперименту. В связи с систематическими отставаниями от плана проектантов и изготовителей станции «Марс-94», она была переименована в станцию «Марс-96».

После разработки электронных систем прибора, изготовления макетов и испытаний остро встал вопрос изготовления летного комплекта. Механическая конструкция по чертежам А.В. Брунса была изготовлена силами обсерваторской мастерской, электронная часть разработана сотрудниками НИИ «КрАО». Недостающими элементами для полноценной работы всей системы являлись печатные платы с военной приемкой, которые в начале 90-х гг. XX ст. в Украине не изготавливались. Содействие оказал швейцарский ученый Клаус Фрёлих, руководитель эксперимента «IPHIR», изготовивший печатные платы и осуществивший оптическую калибровку готовых приборов. Кроме того, из Швейцарии ученые НИИ «КрАО» получили для фотометра эталонные резисторы с температурной стабильностью 2* е-6/°С и прецизионные электронные компоненты [2, с. 122].

Для проведения последнего вида испытаний, включающих в себя испытания аппаратуры на вибрационную прочность, на ее способность работать при повышенных и пониженных температурах, в вакууме, требовалась организация, проводившие квалификационные проверки космической научной аппаратуры. После распада СССР таковые структуры прекратили свое существование. А.В. Брунс был вынужден обратиться в KNES. В Европейском космическом испытательном центре прибор «СОЯ» проверялся дважды. Все экземпляры успешно выдержали тестирование. В дополнение испытаний была проверена работа аппаратуры по реальному Солнцу в условиях его яркости, приближенной к внеатмосферной. С этой целью А.В. Брунс, Ж.-П. Делабудинер и Кановас отправились во французскую обсерваторию, расположенную на пике Ди Миди на границе с Испанией на высоте более 3100 м [2, с. 124]. По окончании испытаний был выдан сертификат Европейского Космического Агентства, содержащий резолюцию о том, что прибор «СОЯ» прошел комплекс испытаний и признан годным к установке на межпланетную станцию «Марс-96».

Эксперимент должен был проводиться на борту автоматической межпланетной станции «Марс–96», запущенной 16 ноября 1996 г. с помощью ракеты-носителя «Протон» [3]. Из-за отказа разгонного блока станцию не удалось вывести на отлётную траекторию, и она разрушилась при входе в атмосферу Земли через 5 часов после запуска. Достоверно причину сбоя разгонного блока выяснить не удалось, поскольку телеметрия на этом этапе полёта не применялась. С помощью прибора «СОЯ» предполагалось измерение с высокой точностью солнечных осцилляций яркости от всего диска Солнца в узком спектральном диапазоне. Программа исследований посредством «СОЯ», разработанного и изготовленного в НИИ «КрАО», предполагала как получение информации с борта космического аппарата, так и проведение одновременных наземных наблюдений в обсерватории. В эксперименте принимали участие ученые Давосской физико-метеорологической обсерватории (Давос, Швейцария), института Космической астрофизики (Орсей, Франция) и Института ядерных исследований РАН [1, с. 19].

Тем не менее создание прибора для исследования солнечных осцилляций можно отнести к достижениям НИИ «КрАО» в области приборостроения для космических исследований. Вопросы приема и передачи информации от спутниковых систем, а также выработки внутренних команд в приборе были поручены В. О. Абраменко. А.В. Брунс разработал электронную систему фотометра, двухкоординатную систему измерения положения Солнца в поле зрения прибора и адаптивную систему термостатирования фотометра. Прибор «СОЯ» состоял из солнечного фотометра с фильтром на длине волны 862 нм с полосой пропускания 5 нм, двухосевого солнечного датчика на ПЗС-линейках для поправок фотометрических данных за счет изменений ориентации космического аппарата [1, c. 23]. Для охлаждения прибора температура фотометра устанавливалась выше температуры корпуса прибора. Поэтому значение температуры фотометра выбиралось дискретно в зависимости от естественно устанавливающейся в полете равновесной температуры корпуса прибора, измеренной специальным датчиком ТД2.

Разработанный прибор обладал боле высокими метеорологическими и эксплуатационными характеристиками, чем его предшественник «ИФИР». Первый шаг на пути повышения точности измерений был сделан в операции преобразования светового потока в цифру. Измерение тока фотодиода осуществлялось путем преобразования его в частоту импульсов генератора, которая, суммируясь за 30 с, преобразовывалась в двадцатиразрядную цифру. Время интегрирования и управление работой прибора задавалось сигналом генератора бортового времени станции. Оно имело стабильность на порядок выше, чем возможно было достигнуть на простом приборном генераторе, постоянно корректировалось во время полета. Стоит отметить еще одно достоинство прибора: все измерительные электронные компоненты, включая фотодиод, термостатированы, а эталонные резисторы имели предельно низкую температурную зависимость. Дрейф ориентации станции на Солнце составлял ±1,5 º, что влекло за собой изменение регистрируемого потока только за счет изменения площади проекции на –0, 2 % [1, c. 23]. Это около 500 раз превышало дискретность отсчета в фотометре. Для учета влияния позиционной модуляции измеряемого светового потока прибор снабжен автономным датчиком положения Солнца, основу которого составляли уже упоминаемые ПЗС-линейки. Измерение координат Солнца могло сопровождать каждое измерение фотометра.

Свободные от атмосферных помех, непрерывные многодневные измерения с борта космического аппарата давали бы возможность определить спектр солнечных осцилляций с высокой точностью. Проведение одновременных наземных наблюдений различными методами позволяли выявить взаимосвязь явлений, наблюдаемых на поверхности Солнца, с процессами, проходящими в его глубинах. Предполагалось, что с использованием наблюдений колебаний скорости, выполненных на Земле во время полета космического аппарата, будут получены значения фазового сдвига между колебаниями скорости и яркости для одинаковых мод, что даст дополнительную информацию о внутреннем строений Солнца. А.В. Брунс считал, что результаты исследования станут основой для дальнейшего изучения внутреннего строения Солнца, уточнят его химический состав, распределение давления и строение его ядра, а совместное рассмотрение данных двух приборов «СОЯ» и «ИФИР» позволит проследить изменение физических параметров Солнца с 11-летним циклом его активности.

1. Брунс А. В. Измерение осцилляций яркости Солнца в проекте «Марс-96» (эксперимент СОЯ) / А. В. Брунс // Космічна наука і технологія. – К., 1996. – Т. 2. – № 3–4. – С. 18–23.

2. Брунс А. В. Из истории Крымской астрофизической обсерватории / А. В. Брунс /. – Симферополь: Издательский дом «ЧерноморПРЕСС», 2008. – 128 с.

3. Лантратов К. АМС «Марс-8» / К. Лантратов, И. Лисов // Новости космонавтики. – М., 1996. – № 22–23.

Сонце досить тривалий період було об'єктом вивчення астрофізиків НДІ «КрАО». Однією з причин такого ретельного дослідження вважається інтерес до зірки як до гігантської фізичної лабораторії, в якій протікають процеси, недоступні для відтворення на Землі. Ще один привід до вивчення - вплив ритмів Сонця на живі організми, що мешкають на Землі. З розвитком геліосейсмології і застосуванням однойменного методу для встановлення внутрішньої будови Сонця, а саме для створення моделі внутрішньої будови зірки по спостережуваних його власним глобальним коливанням, стало можливим вивчити фізичні умови в сонячних глибинах.

З метою вимірювання осциляцій яскравості Сонця як зірки співробітниками НДІ «КрАО» був розроблений експеримент «СОЯ» («Сонячні осциляції яскравості»), що відноситься до числа фундаментальних космічних досліджень. Відповідальним за створення приладу для вивчення даного явища призначений доктор фізико-математичних наук А.В. Брунс. Саме завдяки Андрію Володимировичу експеримент «СОЯ» був включений в уже завершується на той момент проект міжпланетної станції до Марса, що проводиться Інститутом космічних досліджень АН СРСР (ІКД АН СРСР). Директор ІКД АН СРСР Р.З.Сагдеев включив прилад в програму «Марс-94». Догляд незабаром Р.З. Сагдеева з посади спровокував припинення роботи співробітників інституту над встановленням приладу «СОЯ» на міжпланетної космічної станції. Інженери ІКД АН СРСР заявляли про технічну неможливість його монтажу. Серед причин вказувалися зайнятість усіх каналів телеметрії, відсутність вільних контактів в гермораз'ёме для подачі напруги живлення.

Виникла проблема формування нового технічного колективу для роботи з приладом «СОЯ». Співпраця було запропоновано ряду іноземних вчених, серед яких консультативну допомогу погодився надати французький дослідник Жан-П'єр Делабудінер. Він домігся підтримки в Національному центрі космічних досліджень KNES Франції. Завдяки співпраці з KNES співучасником експерименту став Ж.-Л. Берто, керівник французького приладу SPICAM. В результаті співробітники КрАО АН СРСР отримали з французького приладу всі необхідні напруги живлення, сигнали єдиного бортового часу і команди із Землі [2, с. 119]. У свою чергу, КрАО АН СРСР планувала передавати через французький прилад на записуючий пристрій станції телеметричні дані для подальшої передачі на Землю під час сеансів зв'язку.

Для численних випробувань приладу (електричних перевірок правильності міжблочних з'єднань, правильності функціонування апаратури та перевірок відповідності приладу технічним вимогам до апаратури, яка встановлюється на міжпланетну станцію) також були потрібні фахівці. У 1991 р НДІ «КрАО» не мала можливості придбати комп'ютери для виготовлення наземної випробувальної апаратури.Сприяння в цьому питанні надав Жан-П'єр Делабудінер. У французькому Інституті космічної астрофізики, на місці його роботи, були виготовлені два примірники випробувального стенду.Методикою роботи зі стендами володів інженер Кановас, який приєднався до експерименту. У зв'язку з систематичними відставаннями від плану проектантів і виробників станції «Марс-94», вона була перейменована в станцію «Марс-96».

Після розробки електронних систем приладу, виготовлення макетів і випробувань гостро постало питання виготовлення льотного комплекту. Механічна конструкція по кресленнях А.В. Брунса була виготовлена ​​силами обсерваторський майстерні, електронна частина розроблена співробітниками НДІ «КрАО». Відсутніми елементами для повноцінної роботи всієї системи були друковані плати з військовим прийманням, які на початку 90-х рр. XX ст. в Україні не виготовлялися. Сприяння надав швейцарський вчений Клаус Фрьоліх, керівник експерименту «IPHIR», що виготовив друковані плати і здійснив оптичну калібрування готових приладів. Крім того, зі Швейцарії вчені НДІ «КрАО» отримали для фотометра еталонні резистори з температурною стабільністю 2 * е-6 / ° С і прецизійні електронні компоненти [2, с. 122].

Для проведення останнього виду випробувань, що включають в себе випробування апаратури на вібраційну міцність, на її здатність працювати при підвищених і знижених температурах, у вакуумі, була потрібна організація, що проводили кваліфікаційні перевірки космічної наукової апаратури.Після розпаду СРСР такі структури припинили своє існування. А.В.Брунс був змушений звернутися в KNES. У Європейському космічному випробувальному центрі прилад «СОЯ» перевірявся двічі. Усі примірники успішно витримали тестування. На додаток випробувань була перевірена робота апаратури по реальному Сонцю в умовах його яскравості, наближеною до позаатмосферної.З цією метою А.В. Брунс, Ж.-П. Делабудінер і Кановас вирушили у французьку обсерваторію, розташовану на піку Ді Міді на кордоні з Іспанією на висоті більше 3100 м [2, с. 124]. Після закінчення випробувань був виданий сертифікат Європейського Космічного Агентства, що містить резолюцію про те, що прилад «СОЯ» пройшов комплекс випробувань і визнаний придатним до установки на міжпланетну станцію «Марс-96».

Експеримент мав проводитися на борту автоматичної міжпланетної станції «Марс-96», запущеної 16 листопада 1996 за допомогою ракети-носія «Протон» [3]. Через відмову розгінного блоку станцію не вдалося вивести на отлётную траєкторію, і вона зруйнувалася при вході в атмосферу Землі через 5 годин після запуску. Достовірно причину збою розгінного блоку з'ясувати не вдалося, оскільки телеметрія на цьому етапі польоту не застосовувалася. За допомогою приладу «СОЯ» передбачалося вимір з високою точністю сонячних осциляцій яскравості від усього диска Сонця у вузькому спектральному діапазоні. Програма досліджень за допомогою «СОЯ», розробленого і виготовленого в НДІ «КрАО», передбачала як отримання інформації з борту космічного апарату, так і проведення одночасних наземних спостережень в обсерваторії. В експерименті брали участь вчені Давоської фізико-метеорологічної обсерваторії (Давос, Швейцарія), інституту Космічної астрофізики (Орсей, Франція) та Інституту ядерних досліджень РАН [1, с. 19].

Проте створення приладу для дослідження сонячних осциляцій можна віднести до досягнень НДІ «КрАО» в галузі приладобудування для космічних досліджень. Питання прийому та передачі інформації від супутникових систем, а також вироблення внутрішніх команд в приладі були доручені В. О. Абраменко. А.В.Брунс розробив електронну систему фотометра, двокоординатної систему вимірювання положення Сонця в поле зору приладу і адаптивну систему термостатування фотометра. Прилад «СОЯ» складався з сонячного фотометра з фільтром на довжині хвилі 862 нм з смугою пропускання 5 нм, двовісний сонячного датчика на ПЗС-лінійках для поправок фотометричних даних за рахунок змін орієнтації космічного апарату [1, c. 23]. Для охолодження приладу температура фотометра встановлювалася вище температури корпусу приладу.Тому значення температури фотометра вибиралося дискретно залежно від природно устанавливающейся в польоті рівноважної температури корпусу приладу, виміряної спеціальним датчиком ТД2.

Розроблений прилад володів боле високими метеорологічними та експлуатаційними характеристиками, ніж його попередник «ІФІР».Перший крок на шляху підвищення точності вимірювань був зроблений в операції перетворення світлового потоку в цифру.Вимірювання струму фотодіода здійснювалося шляхом перетворення його в частоту імпульсів генератора, яка, підсумовуючись за 30 с, перетворювалася в двадцатіразрядную цифру. Час інтегрування і управління роботою приладу задавалося сигналом генератора бортового часу станції. Воно мало стабільність на порядок вище, ніж можливо було досягти на простому переобраним генераторі, постійно коректувалося під час польоту.Варто відзначити ще одне достоїнство приладу: всі вимірювальні електронні компоненти, включаючи фотодіод, термостатовому, а еталонні резистори мали гранично низьку температурну залежність.Дрейф орієнтації станції на Сонці становив ± 1,5 º, що тягло за собою зміну реєстрованого потоку тільки за рахунок зміни площі проекції на -0, 2% [1, c. 23]. Це близько 500 разів перевищувало дискретність відліку в фотометрі. Для врахування впливу позиційної модуляції вимірюваного світлового потоку прилад забезпечений автономним датчиком положення Сонця, основу якого складали вже згадувані ПЗС-лінійки. Вимірювання координат Сонця могло супроводжувати кожен вимір фотометра.

Вільні від атмосферних перешкод, безперервні багатоденні вимірювання з борту космічного апарату давали б можливість визначити спектр сонячних осциляцій з високою точністю. Проведення одночасних наземних спостережень різними методами дозволяли виявити взаємозв'язок явищ, які спостерігаються на поверхні Сонця, з процесами, що проходять в його глибинах. Передбачалося, що з використанням спостережень коливань швидкості, виконаних на Землі під час польоту космічного апарату, будуть отримані значення фазового зсуву між коливаннями швидкості і яскравості для однакових мод, що дасть додаткову інформацію про внутрішній будов Сонця. А.В. Брунс вважав, що результати дослідження стануть основою для подальшого вивчення внутрішньої будови Сонця, уточнять його хімічний склад, розподіл тиску і будова його ядра, а спільний розгляд даних двох приладів «СОЯ» і «ІФІР» дозволить простежити зміну фізичних параметрів Сонця з 11-річним циклом його активності.

Дата добавления: 2015-10-21