«Исследования солнечно-земных связей на микро-, нано-и пикоспутниках: Материалы научной сессии Секции Солнечно-земных связей совета по космосу Российской академии наук / Под редакцией члена-корреспондента РАН А.А. Петруковича. Серия "Механика, управление и информатика". Москва: ИКИ РАН, 2015» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 1-4 (2015)

Этот номер журнала вышел в форме книги. Сборник включает материалы научной сессии Секции солнечно-земных связей Совета по космосу РАН, прошедшей 3 декабря 2014 г. в Институте космических исследований РАН и посвящённой обсуждению возможностей исследования солнечно-земных связей на микро-, нанои пикоспутниках. Представлены доклады об актуальных научных задачах, проектах российских и зарубежных микро-, нанои пикоспутников.

Андреевский С.Е., Кузнецов В.Д., Синельников В.М., Ружин Ю.Я. «Радиотомография ионосферы с помощью системы микро/наноспутников» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 9-15 (2015)

Предложена инверсная геометрия организации радиотомографического спутникового зондирования ионосферы с использованием сигналов системы наземных передатчиков. Основными достоинствами инверсной схемы радиотомографии ионосферы является полный контроль над работой системы (при самостоятельном разворачивании цепочек наземных передатчиков), упрощение интеграции приёмника в состав малого космического аппарата, а также низкая стоимость развёртывания и обслуживания наземной сети радиомаяков. Приведены технические характеристики предлагаемых наземных и спутниковых модулей аппаратуры для радиотомографии ионосферы

Афонин В.В., Кашкаров И.А., Петрукович А.А., Потемкин С.А., Каримов Б.Т., Рожков Л.С. «Измеритель параметров ионосферной плазмы при помощи наноспутников (ИПИП–нс) (Предложение эксперимента)» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 16-27 (2015)

Описываются предложения по разработке комплекта научной аппаратуры для исследования ионосферной плазмы Земли прямыми локальными методами при помощи наноспутников, направленные на решение широкого круга научных задач по исследованию структуры и динамики ионосферы. Аппаратура состоит из пяти различных ионосферных датчиков и электроники, обеспечивающей связь с системами космического аппарата с минимизироваными требованиями по управлению, и оформлена в виде модуля, являющегося лицевой панелью наноспутника, с массой 900 г, габаритами 165×165×70 мм и потреблением 5 Вт. По сравнению с применяемой в мировой практике аппаратурой, модуль позволяет измерять наиболее полный перечень параметров электронной и ионной компонент ионосферной плазмы.

Белоконов И.В., Тимбай И.А., Устюгов Е.В. «Использование низковысотных группировок наноспутников для изучения геофизических полей: опыт участия в проекте QB50» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 28-36 (2015)

В 2016 г. впервые в мире предполагается развёртывание системы мониторинга термосферы Земли, основанной на использовании 50 космических аппаратов нанокласса, соответствующих стандарту CubeSat 2U-3U. В работе описывается наноспутник трансформируемой конструкции SamSat QB50, разработанный в Самарском государственном аэрокосмическом университете в рамках международного проекта QB50 и являющийся элементом спутниковой группировки, предназначенной для мониторинга термосферы Земли. Выбранная оригинальная конструктивная схема наноспутника позволяет с минимальными затратами энергии обеспечить требуемую ориентацию. Приведены технические характеристики научной аппаратуры. Изложен методический подход к формированию облика низковысотного наноспутника стандарта CubeSat, основанный на вероятностной постановке задачи.

Богачев С.А., Зимовец И.В., Кириченко А.С., Кузин С.В., Струминский А.Б. «Возможности по созданию компактного телескопа-спектрометра жёсткого рентгеновского диапазона для изучения солнечных вспышек на малоразмерных космических платформах» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 37-46 (2015)

Малые космические платформы представляют собой особый тип космических аппаратов (КА), которые отличаются от больших КА не только размером, но и организацией работ. В частности, на такие платформы не распространяются многие ограничения, которыми «связаны» разработчики больших спутников. Это позволяет существенно снизить стоимость и время разработки, а также даёт возможности по более глубокой взаимной интеграции научного прибора и спутника. В настоящее время за рубежом при поддержке НАСА активно развивается направление CubeSat (кубсат). В нашей стране в последние годы также появился ряд разработчиков, предоставляющих схожие технологии и имеющих возможности по выводу в космос приборов с массой до 10–15 кг. Некоторые из этих организаций имеют практический опыт использования своих платформ в космосе. В статье рассматривается вопрос о возможности использования микрои наноспутников для проведения наблюдений Солнца в жёстком рентгеновском диапазоне.

Бойкачев В.Н., Хоменко В.В. «Миниатюризация радиоэлектронной аппаратуры и создание микроспутников» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 47-53 (2015)

Показаны возможности создания микроспутников разного назначения, возникающие в результате миниатюризации бортовой радиоэлектронной аппаратуры космического применения. Ключевые слова: микроспутники, бортовая радиоэлектронная аппаратура, миниатюризация.

Бочаров В.С., Генералов А.Г., Гаджиев Э.В., Алексеева Н.С. «Варианты построения бортовых антенно-фидерных устройств для малых космических аппаратов» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 54-60 (2015)

Рассмотрены варианты построения бортовых антенно-фидерных устройств для малых космических аппаратов. Описаны варианты использования как определённых типов антенн для построения миниатюрной антенной системы малого космического аппарата (спиральные антенны, микрополосковые антенны), так и отдельных элементов конструкции самих космических аппаратов в качестве бортовых антенн (гравитационная штанга, солнечные батареи).

Брехов О.М., Жданов П.А. «Реализация международного университетского микроспутника "Кондор"» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 61-76 (2015)

Рассматриваются особенности реализации международного университетского микроспутника «Кондор». Предлагаемый международный проект призван обеспечить разработку новой генерации космических приборов и спутников для комплексного наблюдения атмосферы и ионосферы, которые позволят получить новые фундаментальные результаты в области геофизики и космической физики. Проект имеет учебно-научную направленность, обусловленную участием студентов и молодых учёных России, Тайваня и Мексики, которые при создании спутника смогут получить необходимую классическую подготовку по профильным дисциплинам. В статье приведены основные особенности проекта, назначение и ключевые параметры спутника, описание научного комплекса, состав научных приборов, их назначение и основные характеристики. Ключевые слова: ионосфера, атмосфера, гидросфера, литосфера, магнитосфера, космическая погода, космические приборы, инженерные науки, микроспутник, синергетические системы с распределённой архитектурой, сложные технические системы.

Доброленский Ю.С., Козелов Б.В., Кузьмин А.К., Ляхов А.Н., Маслов И.А., Мёрзлый А.М., Пулинец С.А., Черноус С.А. «Исследования авроральных характеристик и высотноширотной структуры эмиссий верхней атмосферы и ионосферы Земли с использованием метода пространственных реконструкций изображений, полученных с высоты орбиты перспективного микроспутника» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 77-90 (2015)

Исследования и диагностика процессов, происходящих в полярной ионосфере Земли, становятся всё более актуальными, так как влияние этих процессов на изменения параметров космической погоды в околоземном пространстве отражается на качестве и надёжности функционирования технологических систем. Использование платформ микроспутников, оснащённых служебными системами нового поколения, для установки соответствующей диагностической аппаратуры и проведения измерений этих параметров является реальной альтернативой дорогостоящим космическим проектам на крупных космических аппаратах. Ключевые слова: аврора, полярная ионосфера, мелкомасштабные структуры, пульсирующие формы, орбитальная диагностика, микроспутник, имаджер, реконструкция изображений, фоново-спектральная обстановка.

Зелёный Л.М., Климов С.И., Ангаров В.Н., Назаров В.Н., Родин В.Г., Суханов А.А., Батанов О.В., Готлиб В.М., Калюжный А.В., Каредин В.Н., Козлов В.М., Козлов И.В., Эйсмонт Н.А., Ледков А.А., Новиков Д.И., Корепанов В.Е., Боднар Л., Сегеди П., Ференц Ч., Папков А.П.и др. «Проект микроспутник "Чибис-М". Опыт создания и реализации» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 91-118 (2015)

Институтом космических исследований Российской академии наук, Ракетно-космической корпорацией «Энергия» и соисполнителями разработан и реализован комплекс работ, позволивший создать экспериментальную космическую платформу для вывода на орбиту микроспутников (МС) с использованием инфраструктуры Российского сегмента Международной космической станции (МКС). В рамках этой работы впервые разработано универсальное транспортно-пусковое устройство для запуска МС с массой 40–50 кг; впервые отработана схема увеличения высоты орбиты грузового корабля «Прогресс» для вывода МС на орбиту после выполнения им основной задачи – доставки грузов на МКС, что обеспечило значительный экономический эффект; разработан полнофункциональный МС-комплекс; отработаны циклы его испытаний и схемы управления полётом космического аппарата, которые могут быть использованы для будущих проектов; создана наземная экономичная инфраструктура сбора и накопления данных, использующая обычные интернет-каналы. Полученные результаты позволяют обеспечить значительную экономию средств при разработке народнохозяйственных, военных и научных МС, их запуске и управлении. В рамках проекта на базе микроспутникового комплекса был разработан космический аппарат, получившей название «Чибис-М», для исследования физики высотных грозовых разрядов в широком спектре электромагнитных излучений. Микроспутник успешно проработал весь срок баллистического существования (2 года 8 месяцев) и дал ценную информацию о тонкой структуре молниевого разряда, о перколяционных процессах, происходящих при подготовке и во время самого разряда, позволил оценить высоту возникновения разрядов и рассмотреть дискретные механизмы, происходящие в грозовом облаке. Полученные данные доступны на сервере ИКИ РАН всем российским и зарубежным исследователям, участвовавшим в проекте. Основные результаты работы опубликованы. Ключевые слова: грозовые разряды, верхняя атмосфера, гаммарадиоультрафиолетовое рентгеновское излучение, пробой на убегающих электронах, микроспутник, бортовая научная аппаратура.

Инчин А.С., Шпади Ю.Р., Лозбин А.Ю., Шпади М.Ю., Инчин П.А., Аязбаев Г.М., Быкаев Р.Ж., Майлибаева Л.И. «Экспериментальный образец целевого оборудования научно-технологического наноспутника» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 119-127 (2015)

Приводится описание экспериментального образца целевого оборудования научно-технологического космического аппарата (далее – экспериментальный образец). Экспериментальный образец был создан в Институте космической техники и технологии в рамках проекта «Разработать научно-методическое и технологическое обеспечение для создания, испытаний и эксплуатации целевого оборудования научно-технологического космического аппарата (НТКА)» республиканской бюджетной программы «Прикладные научные исследования в области космической деятельности». Приводится описание научных и технологических задач экспериментального образца, краткое описание технических и программных средств, входящих в его состав и служащих для полноценного исполнения научных и технологических задач, поставленных перед этим оборудованием. Ключевые слова: наноспутник, полезная нагрузка, магнитное поле Земли, полное электронное содержание в ионосфере.

Криволуцкий А.А., Куколева А.А., Вьюшкова Т.Ю., Черепанова Л.А., Гарипов Г.К. «О возможности использования наблюдений с малых спутников и численных моделей для мониторинга отклика атмосферы на внешнее воздействие» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 128-140 (2015)

Предлагается концепция исследования и мониторинга солнечно-атмосферных связей, основанная на непрерывных измерениях потоков солнечной электромагнитной радиации и корпускулярных потоков различной природы, состава атмосферы, которые могут оперативно вводиться в имеющиеся глобальные численные модели атмосферы Земли. Это позволит осуществлять также прогноз изменений режима атмосферы, её динамики в диапазоне высот 10–130 км, создаст новые возможности для изучения механизмов солнечно-атмосферных связей. В настоящее время пока нет отечественных спутниковых измерений солнечной электромагнитной радиации, которые необходимы для решения этой задачи. В работе приводится краткий обзор состояния вопроса по разделам: введение, спутниковые измерения солнечной радиации и корпускулярных потоков, использование численных моделей для исследования отклика атмосферы на внешнее воздействие, заключение, библиография. Ключевые слова: солнечно-атмосферные связи, цикл солнечной активности, спутниковые наблюдения, атмосферный озон.

Панасюк М.И., Яшин И.В., Брильков И.А., Власова Н.А., Калегаев В.В., Ковтюх А.С., Оседло В.И., Подзолко М.В., Тулупов В.И., Рябиков В.М., Туманов М.В. «Создание группировки малых космических аппаратов для осуществления радиационного мониторинга в околоземном космическом пространстве» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 141-153 (2015)

Потоки ионизирующих излучений в околоземном космическом пространстве варьируются на порядки величины, поэтому имеющиеся усреднённые эмпирические модели радиационных поясов Земли не всегда могут служить для оценки радиационных условий на орбитах. НИИЯФ МГУ совместно с НИИЭМ ведут разработку группировки малых спутников для оперативного мониторинга радиационных условий в околоземном космическом пространстве. Несколько малых космических аппаратов должны быть выведены на разные круговые или эллиптические орбиты, измерять пространственно-энергетическое распределение потоков энергичных протонов и электронов в околоземном пространстве и оперативно передавать данные измерений на Землю через спутниковые системы ретрансляции данных. На данном этапе рассматриваются, просчитываются и отбираются оптимальные варианты орбит космических аппаратов группировки, а также состава и размещения измерительной аппаратуры

Петрукович А.А., Агафонов Ю.Н., Эйсмонт Н.А. «Применение микро-и наноспутников для исследований внешней магнитосферы и солнечного ветра» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 154-161 (2015)

За последние 30 лет в России, США, Европе, Китае и Японии были запущены несколько десятков спутников для исследований внешней магнитосферы и солнечного ветра. В этой связи, прежде всего, необходимо определить целесообразно ли использование спутников микрои нанокласса для продолжения таких исследований, так как они могут иметь на борту только существенно меньший набор аппаратуры. Наиболее перспективным представляется использование такого малого спутника как «летающего прибора», сопровождающего основной космический аппарат и проводящего только часть измерений, определяемых конкретной научной задачей. Предлагаются две возможные научные задачи по изучению кинетики ионов и электронов во внешней дневной магнитосфере и солнечном ветре. Также сформулированы требования к служебным системам такого космического аппарата.

Потапов А.В., Карпенко С.О., Попов А.В., Ивлев Н.А., Сивков А.С., Власкин А.Л., Жумаев З.С., Андреенков Д.В. «Микроспутниковая платформа ТаблеСат и микроспутник "ТаблеСат-Аврора" на её основе для проведения научных, технологических и образовательных экспериментов в космосе» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 162-174 (2015)

Статья посвящена микроспутниковой платформе ТаблетСат, а также первому частному российскому микроспутнику «ТаблетСат-Аврора» на её основе разработки компании «СПУТНИКС». Приводятся общее описание микроспутниковой платформы, её основных характеристик и возможностей, а также основные характеристики «ТаблетСат-Авроры». Даётся представление об организации работ над аппаратом, стоимости проекта. Представлены основные полученные уроки по результатам проектирования и эксплуатации данного аппарата. Рассказывается о дальнейших планах «СПУТНИКС» по созданию новых микроспутников по технологии ТаблетСат. Ключевые слова: малые аппараты, микроспутниковая платформа, стандарты на электромеханические и информационные интерфейсы, попутная полезная нагрузка, первый частный российский микроспутник, ТаблетСат-Аврора, полученные уроки.

Чернышов А.А., Чугунин Д.В., Могилевский М.М., Моисеенко И.Л., Ильясов А.А., Вовченко В.В., Пулинец С.А. «Многоточечные измерения параметров плазмы и электромагнитных полей в ионосфере Земли» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 175-184 (2015)

Процессы, происходящие в авроральной ионосфере, носят сложный нелинейный характер. Постоянное изменение параметров, влияющих на ключевые характеристики авроральной ионосферы, затрудняет создание достаточно точной модели для практического применения в рамках классических подходов, описывающей (квази)стационарные явления. Использование фрактального подхода для описания свойств плазмы авроральной области имеет ряд преимуществ – универсальность полученных результатов и независимость от природы возникновения самоподобных структур. Благодаря самоподобию и фрактальности ионосферы достаточно иметь несколько измерений внутри одного характерного масштаба, поэтому необходимо получить ряд одновременных измерений на интервалах от десятков метров до десятков километров для описания пространственно-временного распределения неоднородностей в ионосферной плазме. Небольшие и относительно дешёвые спутники, так называемые кубсаты, будут использованы для проверки фрактального подхода и для исследований неоднородности ионосферы, в том числе при искусственном нагреве. Спутники будут разнесены на разное расстояние друг от друга, чтобы охватить масштабы от инерционной длины электронов до инерционной длины ионов О+. Предлагается на каждом спутнике проводить измерения вариаций плотности плазмы, электрических и магнитных полей.