Вести с орбиты. Чешский мониторинг космической погоды
Разработка чешских ученых весит всего 150 граммов и умещается на ладони, но это важнейший детектор, помогающий отслеживать потоки заряженных частиц, опасных для астронавтов и работающей на орбите электроники. Первый детектор, получивший название Hardpix, уже функционирует на одном из недавно запущенных искусственных спутников и собирает данные о комической погоде.
«Перед нами стояла задача разработать компактное миниатюрное устройство. Масса актуальной модели прибора составляет около полутораста граммов, причем большая часть веса приходится на алюминиевый корпус, а главная часть электронного детектора – лишь относительно небольшая часть от общей массы», – комментирует Милан Малих из Института теоретической и экспериментальной физики Чешского технического университета.
Прибор похож на фотоаппарат-мыльницу или фотокамеру в мобильном телефоне, которая фиксирует пролетающие в космосе заряженные частицы, которых в межпланетном пространстве огромное множество.
Когда ученые говорят о космической погоде, то речь идет именно о потоках таких частицах. На Земле их непосредственное воздействие людьми обычно не ощущаются благодаря щиту магнитного поля планеты. Исключение – восхищающее людей полярное сияние, когда происходит возмущение естественных электромагнитных полей и ионизированных частиц в верхнем слое атмосферы планеты.
Наоборот, используемая современными людьми высокотехнологичная аппаратура, взаимодействующая с естественной электромагнитной средой Земли, регулярно испытывает негативное влияние космической погоды. Находящейся вне защиты магнитного поля Земли технике, установленной на космических аппаратах, пролетающими заряженными частицами может быть нанесен ущерб, подобный результатам ударов молний или бомбардировки крупными градинами.
«Все зависит от силы солнечных бурь и общего одиннадцатилетнего солнечного цикла. Поэтому нам лучше всего наблюдать за ним в течение длительного периода времени или непрерывно, чтобы понять, как ведет себя солнечная погода», – говорит физик Роберт Филгас.
Ученые Чешского технического университета сконструировали настолько миниатюрный и простой прибор, что Hardpix без больших проблем можно выпускать серийно и устанавливать на самые разные спутники в качестве метеостанций.
– Причем их можно устанавливать не только на больших спутниках, но и на крошечных – 10x10x10 сантиметров. Их электрическая мощность совсем невелика, поэтому нам нужно было разработать что-то очень маленькое, легкое и с весьма низким потреблением энергии.
Hardpix также можно без проблем монтировать на уже строящиеся спутники, в проекте которых их изначально не учитывали. Детектор настолько мал, что изменений в конструкцию спутников вносить не придется.
– Разработка спутника занимает много лет. Его габариты и вес учтены бюджетом. Внесение каких-либо изменений – дорогостоящая и хлопотная история. Ну, а наш аппаратик потребляет всего 2-3 ватта, как маленькая лампочка, а весит чуть более 100 граммов. Такую коробочку можно спокойно прикрутить к чему угодно, даже после того, как спутник уже был завершен и сдан в эксплуатацию.
Чешский детектор Hardpix фиксирует след, оставляемый пролетающими заряженными частицами.
«Частица, пролетающая через детектор, попадает в него под определенным углом и оставляет, подобный реактивному самолету в небе. Мы называем их треками. По траектории, форме, по толщине следа и некоторым другим признакам можно с определенной вероятностью выявить, что это за частица», – поясняет Милан Малих из Института теоретической и экспериментальной физики Чешского технического университета.
Первое устройство Hardpix уже находится на орбите и с сентября предоставляет ученым собранные данные.
– В июне он был доставлен на орбиту ракетой Falcon 9 на борту спутника ION итальянской компании D-ORBIT. Там он будет следить за космической погодой для британского научного института STFC.
Предшественником Hardpix, также разработанным специалистами Чешского технического университета, был детектор SATRAM, работающий в космосе на протяжении уже весьма солидного срока.
«Детектор SATRAM на спутнике PROBA-V Европейского космического агентства летает вокруг Земли уже более 10 лет. Он до сих пор работает, что огромный успех», – дополняет физик Роберт Филгас.
Ожидается, что в будущем чешские детекторы Hardpix, предназначенные для наблюдений за космической погодой, будут служить на Международной космической станции, а также и на станции Gateway, которая, как предполагается, будет отправлена на окололунную орбиту.
