Космический аппарат дистанционного зондирования Земли «Ресурс-ДК1»: шесть лет успешной работы
С официального сайта Российского космического агентства http://www.roscosmos.ru/
I. Информация о состоянии космического аппарата «Ресурс-ДК1» и результаты его целевого использования
КА детального наблюдения Земли «Ресурс-ДК1» разработан самарским ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» и запущен 15 июня 2006 года.
Фото из личного архива
Основные системы и аппаратурные комплексы были созданы на ведущих российских предприятиях ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс», ОАО «Красногорский завод», НПП «ОПТЭКС», ОАО «НИИ ТП».
На космическом аппарате также установлены два комплекса научной аппаратуры - уникальный магнитный спектрометр "ПАМЕЛА", разработанный и созданный российскими и итальянскими учёными, а также спектрометр «АРИНА», который разработан и изготовлен в НИЯУ МИФИ.
НЦ ОМЗ ОАО «Российские космические системы» является оператором КА, осуществляющим его непосредственное целевое использование. За период эксплуатации КА сотрудниками НЦ ОМЗ было сформировано более 2140 рабочих программ управления целевой и научной аппаратурой.
За 6 лет функционирования на орбите КА «Ресурс-ДК1» совершил 31120 витков вокруг Земли. С него проведено более 9900 сеансов связи по передаче целевой и научной информации общей продолжительностью 722 часа, произведена съемка более 74 млн. кв. км земной поверхности в цветном и черно-белом изображении с разрешением менее 2-х метров, получен огромный объём научных данных. Информация продолжает поступать оперативно и имеет высокое качество.
Детальная информация о земной поверхности, полученная с КА, используется для решения широчайшего спектра социально-экономических задач российских ведомств и организаций, а также в интересах коммерческих потребителей.
Данные с КА «Ресурс-ДК1» использовались спасателями МЧС при ликвидации последствий природных и техногенных катастроф (мониторинг развития и последствий речных наводнений на реке Зея, в Амурской области, мониторинг развития и последствий пожаров в Рязанской области, Хабаровском крае, Якутии, мониторинг района калийного рудника в г. Березняки Пермского края и др.).
В Роскартографии на основе полученных снимков обновляются карты территории Российской Федерации. Продолжается изготовление планов территорий, в частности, аэропорта «Богашево» (г. Томск).
Администрация Московской области широко использовала материалы для мониторинга состояния действующих полигонов бытовых отходов и выявления несанкционированных свалок.
Рослесхоз использует информацию для контроля незаконных вырубок леса, особенно на Дальнем Востоке, и в целях проведения государственной инвентаризации лесов.
Минтранс России отслеживает по снимкам строительство и эксплуатацию автомобильных и железных дорог и мостов, состояние аэродромной сети России и других объектов.
Информация с «Ресурс-ДК1» использовалась и в международных проектах в рамках Диалога Россия - ЕС по космосу:
- ZAPAS (оценка и мониторинг лесных ресурсов в рамках Диалога ЕС-Россия в области космоса), 2011 - 2014 гг.;
- MAIRES (мониторинг материкового и морского льда Арктики с использованием российских и европейских спутников), 2011 - 2014 гг.;
- DAMOCLES (развитие возможностей моделирования и средств наблюдения для долговременного изучения окружающей среды Арктики), 2006 - 2009 гг.
- IRIS (Иркутская региональная информационная система для защиты окружающей среды), 2006 - 2008 гг.
За 6 лет работы научной аппаратурой ПАМЕЛА, установленной на КА «Ресурс-ДК1», передано на Землю более 27 ТБ научных данных в 15070 псевдомаршрутах съемки, зарегистрировано более 4 миллиардов научных событий. За годы работы на орбите были получены революционные данные о фундаментальных процессах в Галактике, ставшие всемирно известными и потребовавшие пересмотра существующих представлений о генерации и распространения высокоэнергичных частиц. Практически впервые в мире получены экспериментальные результаты по проблеме существования частиц темной материи. Измерения состава и энергетических спектров космических лучей вплоть до 1 ТэВ, проведенные с беспрецедентной точностью, углубили понимание механизмов образования, ускорения и распространения космических лучей в Галактике. Измерение потоков антипротонов и позитронов в космических лучах с энергией от 100 МэВ до 200 ГэВ позволили по-новому проверить природу темной материи.
Объем научных данных настолько велик, что полная их обработка может быть завершена не ранее 2015 года.
Со спектрометром «АРИНА» проведено свыше 2000 сеансов связи, получено около 3300 псевдомаршрутов общим объемом 50 ГБ, зарегистрировано около 200 всплесков электронов с энергиями в диапазоне 3-20 МэВ. Полученные данные позволили построить и изучить стационарные распределения потоков высокоэнергичных частиц по географическим и геомагнитным координатам.
Успешная эксплуатация КА «Ресурс-ДК1» в течение шести лет показала, что российским конструкторам удалось создать космический аппарат гражданского назначения, ряд характеристик которого находились на момент запуска на уровне лучших мировых образцов. Была достигнута высокая надежность систем, позволившая КА превысить гарантийный срок эксплуатации вдвое. За это время был получен большой объем высокодетальной информации ДЗЗ по территории Российской Федерации, Западной и Восточной Европы, отдельным районам Азии и Америки.
Подводя итоги 6-ти летней работы на орбите КА «Ресурс-ДК1», можно утверждать, что приобретенный опыт его разработки и эксплуатации позволил не только предложить варианты модернизации космического комплекса, аппарата и целевой аппаратуры, но и с уверенностью приступать к созданию космических комплексов дистанционного зондирования Земли нового поколения.
II. Основные результаты по эксперименту «АРИНА» на КА «Ресурс-ДК1»
1. Эксперимент направлен на изучение стационарных потоков высокоэнергичных электронов и протонов (3-100 МэВ) в околоземном космическом пространстве (ОКП) и их кратковременных возмущений (всплесков интенсивности частиц), вызываемых различными солнечно-магнитосферными и геофизическими процессами, включая сейсмические.
2. Спектрометр «АРИНА» разработан и изготовлен в НИЯУ МИФИ. С июля 2006 года проводятся практически непрерывные измерения пространственных, временных и энергетических распределений потоков высокоэнергичных электронов и протонов в ОКП.
3. Накопленная статистика позволила построить и изучить стационарные распределения потоков высокоэнергичных частиц по географическим и геомагнитным координатам, питч-угловые (относительно силовых геомагнитных линий) распределения частиц. Полученные результаты по характеристикам стационарных потоков высокоэнергичных частиц были использованы для выделения нестационарных эффектов (всплесков интенсивности частиц) солнечно-магнитосферной и геофизической природы в потоках частиц.
4. К настоящему времени зарегистрировано около 200 всплесков электронов с энергиями в диапазоне 3-20 МэВ (на уровне 5 стандартных отклонений и выше). Набранная статистика позволила впервые детально изучить пространственные и временные характеристики всплесков частиц, и провести корреляционный анализ между всплесками частиц и солнечно-магнитосферными и геофизическими явлениями.
В результате были получены следующие результаты.
● Выявлены особенности в географических распределениях всплесков частиц, показывающие, что значительная их доля (около 70%) связана с молниевыми разрядами и расположена над зонами повышенной грозовой активности.
● Обнаружено, что наряду со всплесками частиц, наблюдаемыми на различных долготах возмущенных дрейфовых L-оболочек, есть всплески частиц, группирующиеся вдоль линий тектонических разломов. Показано, что ~20% всплесков частиц в общем числе зарегистрированных всплесков могут иметь сейсмическую природу, при этом они локализованы на дрейфовых L-оболочках (широтах) землетрясений и предшествуют за несколько часов землетрясениям с магнитудой более 4 баллов. Оценена вероятность регистрации сейсмического всплеска частиц в спутниковых измерениях и показано, что она близка к 100% при магнитуды землетрясения (М) более 7 баллов и резко убывает почти на два порядка при М~4.
● Обнаружено значительное увеличение числа событий - всплесков интенсивности высокоэнергичных электронов в магнитосфере Земли непосредственно над районом Японией, связанных с резким возрастанием сейсмической активности в этой зоне в марте 2011 года.
● Разработан подход к использованию всплесков высокоэнергичных частиц для дистанционной диагностики локальных магнитосферных и геофизических возмущений, включая сейсмические, основанный на измерении характеристик всплесков частиц.
5. Важно отметить, что подобная научная аппаратура установлена на Международной космической станции. Проведение коррелированных измерений потоков частиц на двух космических аппаратах даст новые возможности в изучении природы всплесков высокоэнергичных частиц, повысит надежность получаемых результатов.
6. На следующем этапе проведения КЭ (в 2012 г.) планируется продолжить выполнение сеансов измерений потоков высокоэнергичных электронов и протонов с целью выделения всплесков частиц различной природы и накопления статистики в условиях повышенной радиационной обстановки, связанной с резким возрастанием солнечной активности и магнитосферной возмущенности.
III. Основные научные результаты Российско-итальянского эксперимента «РИМ-Памела»
Эксперимент осуществляется на КА "Ресурс-ДК1" с середины 2006 года с помощью магнитного спектрометра "ПАМЕЛА", разработанного и созданного российскими и итальянскими учёными, проведены и продолжают проводиться прецизионные измерения потоков заряженных частиц и античастиц в космическом излучении. К настоящему времени получены и опубликованы следующие научные результаты мирового уровня:
1. Обнаружено возрастание с ростом энергии отношения потоков высокоэнергичных космических позитронов к электронам, что потребовало пересмотра существующих представлений о генерации и распространении подобных частиц в Галактике. (Результат опубликован в журнале Nature, v. 458, p. 607-609, 2009).
Интерпретации этого экспериментального результата посвящено около тысячи научных сообщений в разных научных изданиях. Наиболее интересным и важным, с точки зрения фундаментальной проблемы природы темной материи, является объяснение аннигиляцией и распадом частиц темной материи. Практически это первый экспериментальный результат по проблеме существования частиц темной материи.
Рост отношения потоков позитронов к электронам в научной литературе получил название "аномальным эффект ПАМЕЛА" и был включен американским физическим обществом в список 10-ти выдающихся мировых физических результатов за 2008 год наряду с запуском адронного коллайдера в Женеве.
2. Впервые измерен поток космических антипротонов в диапазоне энергий от пятидесяти до двухсот тысяч миллионов электрон-вольт, что позволило, в частности, провести анализ различных теоретических моделей природы и свойств частиц темной материи. Результаты опубликованы в Physical Review Letter v. 105, p. 121101, 2010.
3. Результат измерения энергетических спектров протонов и ядер гелия в космических лучах. Впервые показано, что энергетические спектры протонов и ядер гелия различны, что объясняется разными механизмами ускорения этих частиц и, в связи с этим, преимущество потоков ядер гелия при сверхвысоких энергиях. Результаты опубликованы в журнале Science v. 332, № 6025, p. 69 - 72, 2011.
4. В околоземном космическом пространстве открыт пояс захваченных геомагнитным полем высокоэнергичных антипротонов, образованный распадом альбедных антинейтронов. Этот результат имеет как фундаментальное значение, связанное с теорией образования радиационного пояса Земли, так и практическое значение для создания модели радиационного пояса Земли. Результат опубликован в Astrophysical Journal Letters v. 737, p. 1- 17,2011.
Результаты исследований эксперимента "РИМ-ПАМЕЛА" докладывались на российских научных конференциях и опубликованы в российских научных журналах: "Известия Академии Наук", "Вестник Академии наук", "Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики", "Успехи физических наук" и др. Общее число публикаций по эксперименту превышает 50.
При продолжении эксперимента "РИМ-ПАМЕЛА" на борту КА "Ресурс- ДК1" предполагается в первую очередь регистрировать солнечные вспышки в период роста солнечной активности 24-го цикла с целью изучения процессов ускорения частиц на Солнце и солнечно-земных связей. Также предполагается измерить энергетические спектры потоков легких и средних ядер в галактическом космическом излучении.
Полная обработка полученных данных в эксперименте может быть завершена не ранее 2015 года.
(http://www.federalspace.ru/main.php?id=5&nid=19199&utm_source=twitterfeed&utm_medium=twitter)
Телестудия Роскосмоса http://tvroscosmos.ru//
"Ресурс-ДК" - гроза браконьеров и контрабандистов
(http://tvroscosmos.ru/frm/vestidata/2008/vesti27_12_8_2.php)
I. Информация о состоянии космического аппарата «Ресурс-ДК1» и результаты его целевого использования
КА детального наблюдения Земли «Ресурс-ДК1» разработан самарским ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» и запущен 15 июня 2006 года.
Фото из личного архива
Основные системы и аппаратурные комплексы были созданы на ведущих российских предприятиях ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс», ОАО «Красногорский завод», НПП «ОПТЭКС», ОАО «НИИ ТП».
На космическом аппарате также установлены два комплекса научной аппаратуры - уникальный магнитный спектрометр "ПАМЕЛА", разработанный и созданный российскими и итальянскими учёными, а также спектрометр «АРИНА», который разработан и изготовлен в НИЯУ МИФИ.
НЦ ОМЗ ОАО «Российские космические системы» является оператором КА, осуществляющим его непосредственное целевое использование. За период эксплуатации КА сотрудниками НЦ ОМЗ было сформировано более 2140 рабочих программ управления целевой и научной аппаратурой.
За 6 лет функционирования на орбите КА «Ресурс-ДК1» совершил 31120 витков вокруг Земли. С него проведено более 9900 сеансов связи по передаче целевой и научной информации общей продолжительностью 722 часа, произведена съемка более 74 млн. кв. км земной поверхности в цветном и черно-белом изображении с разрешением менее 2-х метров, получен огромный объём научных данных. Информация продолжает поступать оперативно и имеет высокое качество.
Детальная информация о земной поверхности, полученная с КА, используется для решения широчайшего спектра социально-экономических задач российских ведомств и организаций, а также в интересах коммерческих потребителей.
Данные с КА «Ресурс-ДК1» использовались спасателями МЧС при ликвидации последствий природных и техногенных катастроф (мониторинг развития и последствий речных наводнений на реке Зея, в Амурской области, мониторинг развития и последствий пожаров в Рязанской области, Хабаровском крае, Якутии, мониторинг района калийного рудника в г. Березняки Пермского края и др.).
В Роскартографии на основе полученных снимков обновляются карты территории Российской Федерации. Продолжается изготовление планов территорий, в частности, аэропорта «Богашево» (г. Томск).
Администрация Московской области широко использовала материалы для мониторинга состояния действующих полигонов бытовых отходов и выявления несанкционированных свалок.
Рослесхоз использует информацию для контроля незаконных вырубок леса, особенно на Дальнем Востоке, и в целях проведения государственной инвентаризации лесов.
Минтранс России отслеживает по снимкам строительство и эксплуатацию автомобильных и железных дорог и мостов, состояние аэродромной сети России и других объектов.
Информация с «Ресурс-ДК1» использовалась и в международных проектах в рамках Диалога Россия - ЕС по космосу:
- ZAPAS (оценка и мониторинг лесных ресурсов в рамках Диалога ЕС-Россия в области космоса), 2011 - 2014 гг.;
- MAIRES (мониторинг материкового и морского льда Арктики с использованием российских и европейских спутников), 2011 - 2014 гг.;
- DAMOCLES (развитие возможностей моделирования и средств наблюдения для долговременного изучения окружающей среды Арктики), 2006 - 2009 гг.
- IRIS (Иркутская региональная информационная система для защиты окружающей среды), 2006 - 2008 гг.
За 6 лет работы научной аппаратурой ПАМЕЛА, установленной на КА «Ресурс-ДК1», передано на Землю более 27 ТБ научных данных в 15070 псевдомаршрутах съемки, зарегистрировано более 4 миллиардов научных событий. За годы работы на орбите были получены революционные данные о фундаментальных процессах в Галактике, ставшие всемирно известными и потребовавшие пересмотра существующих представлений о генерации и распространения высокоэнергичных частиц. Практически впервые в мире получены экспериментальные результаты по проблеме существования частиц темной материи. Измерения состава и энергетических спектров космических лучей вплоть до 1 ТэВ, проведенные с беспрецедентной точностью, углубили понимание механизмов образования, ускорения и распространения космических лучей в Галактике. Измерение потоков антипротонов и позитронов в космических лучах с энергией от 100 МэВ до 200 ГэВ позволили по-новому проверить природу темной материи.
Объем научных данных настолько велик, что полная их обработка может быть завершена не ранее 2015 года.
Со спектрометром «АРИНА» проведено свыше 2000 сеансов связи, получено около 3300 псевдомаршрутов общим объемом 50 ГБ, зарегистрировано около 200 всплесков электронов с энергиями в диапазоне 3-20 МэВ. Полученные данные позволили построить и изучить стационарные распределения потоков высокоэнергичных частиц по географическим и геомагнитным координатам.
Успешная эксплуатация КА «Ресурс-ДК1» в течение шести лет показала, что российским конструкторам удалось создать космический аппарат гражданского назначения, ряд характеристик которого находились на момент запуска на уровне лучших мировых образцов. Была достигнута высокая надежность систем, позволившая КА превысить гарантийный срок эксплуатации вдвое. За это время был получен большой объем высокодетальной информации ДЗЗ по территории Российской Федерации, Западной и Восточной Европы, отдельным районам Азии и Америки.
Подводя итоги 6-ти летней работы на орбите КА «Ресурс-ДК1», можно утверждать, что приобретенный опыт его разработки и эксплуатации позволил не только предложить варианты модернизации космического комплекса, аппарата и целевой аппаратуры, но и с уверенностью приступать к созданию космических комплексов дистанционного зондирования Земли нового поколения.
II. Основные результаты по эксперименту «АРИНА» на КА «Ресурс-ДК1»
1. Эксперимент направлен на изучение стационарных потоков высокоэнергичных электронов и протонов (3-100 МэВ) в околоземном космическом пространстве (ОКП) и их кратковременных возмущений (всплесков интенсивности частиц), вызываемых различными солнечно-магнитосферными и геофизическими процессами, включая сейсмические.
2. Спектрометр «АРИНА» разработан и изготовлен в НИЯУ МИФИ. С июля 2006 года проводятся практически непрерывные измерения пространственных, временных и энергетических распределений потоков высокоэнергичных электронов и протонов в ОКП.
3. Накопленная статистика позволила построить и изучить стационарные распределения потоков высокоэнергичных частиц по географическим и геомагнитным координатам, питч-угловые (относительно силовых геомагнитных линий) распределения частиц. Полученные результаты по характеристикам стационарных потоков высокоэнергичных частиц были использованы для выделения нестационарных эффектов (всплесков интенсивности частиц) солнечно-магнитосферной и геофизической природы в потоках частиц.
4. К настоящему времени зарегистрировано около 200 всплесков электронов с энергиями в диапазоне 3-20 МэВ (на уровне 5 стандартных отклонений и выше). Набранная статистика позволила впервые детально изучить пространственные и временные характеристики всплесков частиц, и провести корреляционный анализ между всплесками частиц и солнечно-магнитосферными и геофизическими явлениями.
В результате были получены следующие результаты.
● Выявлены особенности в географических распределениях всплесков частиц, показывающие, что значительная их доля (около 70%) связана с молниевыми разрядами и расположена над зонами повышенной грозовой активности.
● Обнаружено, что наряду со всплесками частиц, наблюдаемыми на различных долготах возмущенных дрейфовых L-оболочек, есть всплески частиц, группирующиеся вдоль линий тектонических разломов. Показано, что ~20% всплесков частиц в общем числе зарегистрированных всплесков могут иметь сейсмическую природу, при этом они локализованы на дрейфовых L-оболочках (широтах) землетрясений и предшествуют за несколько часов землетрясениям с магнитудой более 4 баллов. Оценена вероятность регистрации сейсмического всплеска частиц в спутниковых измерениях и показано, что она близка к 100% при магнитуды землетрясения (М) более 7 баллов и резко убывает почти на два порядка при М~4.
● Обнаружено значительное увеличение числа событий - всплесков интенсивности высокоэнергичных электронов в магнитосфере Земли непосредственно над районом Японией, связанных с резким возрастанием сейсмической активности в этой зоне в марте 2011 года.
● Разработан подход к использованию всплесков высокоэнергичных частиц для дистанционной диагностики локальных магнитосферных и геофизических возмущений, включая сейсмические, основанный на измерении характеристик всплесков частиц.
5. Важно отметить, что подобная научная аппаратура установлена на Международной космической станции. Проведение коррелированных измерений потоков частиц на двух космических аппаратах даст новые возможности в изучении природы всплесков высокоэнергичных частиц, повысит надежность получаемых результатов.
6. На следующем этапе проведения КЭ (в 2012 г.) планируется продолжить выполнение сеансов измерений потоков высокоэнергичных электронов и протонов с целью выделения всплесков частиц различной природы и накопления статистики в условиях повышенной радиационной обстановки, связанной с резким возрастанием солнечной активности и магнитосферной возмущенности.
III. Основные научные результаты Российско-итальянского эксперимента «РИМ-Памела»
Эксперимент осуществляется на КА "Ресурс-ДК1" с середины 2006 года с помощью магнитного спектрометра "ПАМЕЛА", разработанного и созданного российскими и итальянскими учёными, проведены и продолжают проводиться прецизионные измерения потоков заряженных частиц и античастиц в космическом излучении. К настоящему времени получены и опубликованы следующие научные результаты мирового уровня:
1. Обнаружено возрастание с ростом энергии отношения потоков высокоэнергичных космических позитронов к электронам, что потребовало пересмотра существующих представлений о генерации и распространении подобных частиц в Галактике. (Результат опубликован в журнале Nature, v. 458, p. 607-609, 2009).
Интерпретации этого экспериментального результата посвящено около тысячи научных сообщений в разных научных изданиях. Наиболее интересным и важным, с точки зрения фундаментальной проблемы природы темной материи, является объяснение аннигиляцией и распадом частиц темной материи. Практически это первый экспериментальный результат по проблеме существования частиц темной материи.
Рост отношения потоков позитронов к электронам в научной литературе получил название "аномальным эффект ПАМЕЛА" и был включен американским физическим обществом в список 10-ти выдающихся мировых физических результатов за 2008 год наряду с запуском адронного коллайдера в Женеве.
2. Впервые измерен поток космических антипротонов в диапазоне энергий от пятидесяти до двухсот тысяч миллионов электрон-вольт, что позволило, в частности, провести анализ различных теоретических моделей природы и свойств частиц темной материи. Результаты опубликованы в Physical Review Letter v. 105, p. 121101, 2010.
3. Результат измерения энергетических спектров протонов и ядер гелия в космических лучах. Впервые показано, что энергетические спектры протонов и ядер гелия различны, что объясняется разными механизмами ускорения этих частиц и, в связи с этим, преимущество потоков ядер гелия при сверхвысоких энергиях. Результаты опубликованы в журнале Science v. 332, № 6025, p. 69 - 72, 2011.
4. В околоземном космическом пространстве открыт пояс захваченных геомагнитным полем высокоэнергичных антипротонов, образованный распадом альбедных антинейтронов. Этот результат имеет как фундаментальное значение, связанное с теорией образования радиационного пояса Земли, так и практическое значение для создания модели радиационного пояса Земли. Результат опубликован в Astrophysical Journal Letters v. 737, p. 1- 17,2011.
Результаты исследований эксперимента "РИМ-ПАМЕЛА" докладывались на российских научных конференциях и опубликованы в российских научных журналах: "Известия Академии Наук", "Вестник Академии наук", "Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики", "Успехи физических наук" и др. Общее число публикаций по эксперименту превышает 50.
При продолжении эксперимента "РИМ-ПАМЕЛА" на борту КА "Ресурс- ДК1" предполагается в первую очередь регистрировать солнечные вспышки в период роста солнечной активности 24-го цикла с целью изучения процессов ускорения частиц на Солнце и солнечно-земных связей. Также предполагается измерить энергетические спектры потоков легких и средних ядер в галактическом космическом излучении.
Полная обработка полученных данных в эксперименте может быть завершена не ранее 2015 года.
(http://www.federalspace.ru/main.php?id=5&nid=19199&utm_source=twitterfeed&utm_medium=twitter)
Телестудия Роскосмоса http://tvroscosmos.ru//
"Ресурс-ДК" - гроза браконьеров и контрабандистов
(http://tvroscosmos.ru/frm/vestidata/2008/vesti27_12_8_2.php)