Rus
Eng


Обсерватория Тесис





Тесис - космическая обсерватория Обратная связь Карта сайта Поиск
ТЕСИС

КОРОНАС-ФОТОН

Космические эксперименты ФИАН

Солнечные рентгеновские телескопы

Лаборатория рентгеновской астрономии Солнца ФИАН

Команда эксперимента ТЕСИС



Физический институт Российской Академии наук.

Лаборатория РАС является одним из ведущих российских центров изучения солнечной активности. В ходе теоретических и экспериментальных исследований в Лаборатории получены уникальные данные о структуре и динамике солнечной короны, механизмах энерговыделения в атмосфере Солнца, температурном и спектральном составе солнечной плазмы. Сотрудниками Лаборатории был проведен первый в мировой истории спутниковый эксперимент по наблюдению коротковолнового излучения Солнца, впервые в истории зарегистрированы частицы радиационных поясов Земли, получена первая в нашей стране фотография Солнца в рентгеновском диапазоне, впервые в мире получены спектры Солнца в области длин волн короче 10 ангстрем.

В настоящее время в Лаборатории осуществляются систематические исследования солнечной короны методами рентгеновской спектроскопии в рамках программы КОРОНАС (Комплексные Орбитальные Наблюдения Активности Солнца) Российской Академии Наук. В период с 1991 года эта программа предусматривает запуск трех космических аппаратов для исследования Солнца, два из которых (КОРОНАС-И и КОРОНАС-Ф) в настоящее время успешно завершили свою миссию. Сейчас в Лаборатории РАС ФИАН заканчивается создание комплекса телескопов и изображающих спектрометров ТЕСИС, который будет установлен на борту третьего космического аппарата программы КОРОНАС, спутника КОРОНАС-ФОТОН. Запуск космического аппарата и начало эксперимента ТЕСИС запланированы на 15 декабря 2008 года.

Cоздание изображающих рентгеновских телескопов и спектрометров для проведения космических экспериментов

Лаборатория рентгеновской астрономии Солнца ФИАН обладает уникальными, не имеющими аналогов в нашей стране, возможностями по созданию высокоточных телескопов и спектрометров для проведения космических экспериментов по исследованию Солнца на борту искусственных спутников Земли. В лаборатории производится полный цикл работ по созданию научной аппаратуры, начиная с разработки концепций и технологических макетов инструментов и заканчивая созданием летного образца, поставляемого на борт космического аппарата. Всего с 1951 по 2007 годы аппаратура, созданная в Лаборатории РАС, работала на борту более 30-и космических аппаратов - спутников и геофизических ракет.

Некоторые из этих экспериментов показаны ниже на графике.  

Космические эксперименты ФИАН с 1957 по 2008 годы.

 

Солнечная обсерватория Коронас-Ф. Работала на орбите Земли с 31 июля 2001 по 5 декабря 2005 года.

ИСЗ2 - второй искусственный спутник Земли на борту которого с помощью созданной в ФИАН аппаратуры был проведен первый в мировой истории спутниковый эксперимент по регистрации рентгеновского излучения Солнца.
Р - эксперименты на борту высотных геофизических ракет, проводившиеся в 60-х годах XX века.
К163 и К230 - эксперименты на первых советских спутниках для исследования Солнца серии КОСМОС.
ИК - эксперименты на борту международных спутников серии ИНТЕРКОСМОС.
В - эксперименты на ракетах серии ВЕРТИКАЛЬ
Коронас-И, Коронас-Ф и Коронас-Фотон - эксперименты на спутниках программы Коронас
Гелиос - планируемый на 2014 год эксперимент по исследованию Солнца с близкой гелиоцентрической орбиты. Лаборатория РАС разрабатывает для этого эксперимента конплекс телескопов ТРЕК (TRACK).

 

В настоящее время космические эксперименты Лаборатории РАС ФИАН осуществляются в рамках программы КОРОНАС (Комплексные Орбитальные Наблюдения Активности Солнца) Российской Академии Наук. В период с 1991 года эта программа предусматривает запуск трех космических аппаратов для исследования Солнца, два из которых (КОРОНАС-И и КОРОНАС-Ф) в настоящее время закончили свою миссию. На борту первого из них ФИАН проводил эксперимент ТЕРЕК по наблюдению Солнца в крайней ультрафиолетовой и рентгеновской области спектра, а на борту спутника КОРОНАС-Ф был осуществлен эксперимент СПИРИТ, который в настоящее время является наиболее успешным экспериментом по исследованию Солнца в истории советской и российской науки. В ходе эксперимента, продолжавшегося более четырех лет, было получено около 300 000 высокоточных изображений Солнца в девяти спектральных каналах, характеризующих пространственную структуру и динамику плазмы атмосферы Солнца  в диапазоне температур от 70 тысяч до 10 млн. градусов и в диапазоне высот от верхней хромосферы до короны на высоте более радиуса Солнца.

В настоящее время в Лаборатории РАС ФИАН заканчивается создание комплекса телескопов и изображающих спектрометров ТЕСИС, который будет установлен на борту третьего космического аппарата программы КОРОНАС, спутника КОРОНАС-ФОТОН (выше на рисунке). Запуск космического аппарата и начало эксперимента ТЕСИС запланированы на июнь 2008 года.  

Экспериментальное и теоретическое исследование активных процессов на Солнце

Коллаж из изображений, полученных в ходе эксперимента СПИРИТ.

 

Спектры солнечных вспышек, измеренные в диапазоне 275-335 А в ходе эксперимента СПИРИТ.

 

Крупномасштабные области высокотемпературной плазмы в короне, открытые в ходе эксперимента СПИРИТ.

Лаборатория РАС является одним из ведущих в России центров изучения солнечной активности. За более чем полувековую историю теоретических и экспериментальных исследований в лаборатории получены уникальные данные о структуре и динамике солнечной короны, механизмах энерговыделения в атмосфере Солнца, температурном и спектральном составе солнечной плазмы. Сотрудниками лаборатории был проведен первый в мировой истории спутниковый эксперимент по наблюдению коротковолнового излучения Солнца, впервые в истории зарегистрированы частицы радиационных поясов Земли, получена первая в нашей стране фотография Солнца в рентгеновском диапазоне, впервые в мире получены спектры Солнца в области длин волн короче 10 ангстрем.

В настоящее время в лаборатории продолжается систематическое изучение солнечной короны методами современной рентгеновской спектроскопии. Основными задачами этих исследований являются самые актуальные проблемы современной физики Солнца, такие как:

  • поиск механизмов нагрева холодной фотосферы (6000 К) до температур более 1 миллиона градусов в спокойной короне и более 20 – 30 миллионов в области вспышек,
  • исследование строения и динамики магнитных полей в короне и их связи с нижними и верхними слоями атмосферы Солнца,
  •  изучение физических свойств плазмы устойчивых структур (активных областей, корональных дыр, ярких точек и др.),
  •  определение механизмов выделения энергии быстропротекающих процессов, таких как вспышки и выбросы корональной массы,
  • поиск механизмов образования и ускорения солнечного ветра,
  • решение проблемы обилия элементов в короне.

 

За последние 5 лет в Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца были получены следующие основные научные результаты:

  • Впервые обнаружены новые структуры и явления в горячей солнечной плазме
  • Определен  вклад  плазмы  с температурой 6-10МК в тепловой энергобюджет вспышек (до 80%)
  • Получено распределение вещества (дифференциальной  меры  эмиссии) в диапазоне    температур  выше  5МК  для  различных структур и  динамика этого распределения во вспышечных процессах 
  • Получено   пространственно-временное   распределение  электронной плотности и градиента температур вспышечной плазмы
  • Установлена  связь  между  крупномасштабной  эрупцией  и  перестройкой магнитного поля солнечной короны
  • Выявлена связь между плотностью и скоростью солнечного ветра и интегральными потоками Солнца в линиях переходного слоя и корональных линиях
  • Совместно с НИИЯФ МГУ впервые зафиксирована высокая (близкая к 100%) степень поляризации рентгеновского излучения во вспышке
  • По данным наблюдений СПИРИТ и наземного солнечного телескопа исследована высотная структура корональных дыр и показана связь их структуры с высокоскоростными потоками солнечного ветра
  • Исследованы периодические процессы в горячей линии MgXII Исследованы вариации плотности верхней атмосферы Земли

Разработка и создание систем неразрушающего контроля качества промышленной продукции

Неразрушающий контроль качества турбинной лопасти.

Спектроскопические методы исследования являются мощным инструментом для неразрушающего контроля качества промышленной продукции, дающим превосходные результаты даже в тех случаях, когда дефекты изготовления являются скрытыми и не могут быть обнаружены при внешнем осмотре образца. В Лаборатории РАС имеется практический опыт создания систем контроля качества, основанных на этих принципах, способных выявлять внутренние трещины и каверны в образцах и обнаруживать вкрапления инородных материалов.

На рисунке демонстрируется результат спектроскопического исследования турбинной лопасти, при изготовлении которой был допущен промышленный брак. Слева показана обычная фотография лопасти, не обнаруживающая никаких видимых  дефектов, а слева - результат исследования внутренней структуры лопасти методом изображающей спектроскопии. Хорошо видна пластина из инородного материала, нарушающая целостность конструкции.

Метод показывает хорошие результаты и при контроле качества небольших объектов, в частности контактных линз. Исследование отдельного объекта производится за время менее 1 секунды и без нарушения целостности упаковки, что позволяет реализовывать системы сплошного контроля качества продукции на стадии ее изготовления. В случае необходимости может производиться и выборочное изучение отдельных образцов.

Создание электронных систем и программного обеспечения для управления режимами работы научной аппаратуры и визуализации полученных данных

Программа считывания и анализа данных с блока датчиков ТЕСИС.

Возможности научной аппаратуры и систем контроля качества могут быть существенно расширены за счет использования в их составе электронных систем управления, в том числе основанных на микрокомпьютерах. Лаборатория РАС, помимо прочего, специализируется на создании таких систем, а также на создании специализированного программного обеспечения для интерактивного управления режимами работы аппаратуры и визуализации полученных данных. Программные инструменты создаются на языках высокого уровня C++ и IDL (Interactive Data Language).