Исскуственные спутники Земли (ИСЗ)и Космические аппараты (К\А). Космические исследования основываются на измерениях с помощью исскуственных спутников Земли (ИСЗ) и межпланетных космических аппаратах (К/А). По назначению ИСЗ делятся на научные, связные, военные, и пр., по начинке - на автоматические и пилотируемые. Можно выделить несколько типов орбит. Низковысотные орбиты Круговые орбиты с высотой примерно от 300 до 1000 км. Пилотируемые станции (Мир, МКС) имеют небольшую высоту и наклонение, чтобы не попасть в радиационные пояса и авроральную зону. Полярнын спутники, наоборот, заходят в высокие широты. (POLAR,КОРОНАС, SERVIS-1, Метеор и др.) Эллиптическая орбита Орбиты с отличием между апогеем и перигеем. Большое разнообразие орбит и периодов обращения. Часто - для исследования солнечного ветра и внешних облавстей магнитосферы. Например, серии IMP, ИНТЕРБОЛ Геосинхронная орбита Круговая орбита в плоскости экватора на расстоянии 6.6 земных радиусов , на которой орбитальная скорость равна скорости вращения Земли. В результате геосинхронный спутник неподвижен по отношению к земному наблюдателю. Геосинхронная орбита особенно удобна для спутников связи и в настоящее время практически полностью занята. Научных и полунаучных геостационаров тоже ного, например LANL, GOES и др. Полусинхронная орбита Пример - замечательный спутник CRRES. Малые спутники В последние годы получили распространение малые спутники, несущие кк научную, так и учебную нагрузку (студенческие, и даже школьные). . Мониторы солнечного ветра, вращающиеся вокруг точки либрации 1 - позиция на расстоянии 0.99 АЕ от Солнца, в которой силы притяжения Солнца и Земли примерно равны. Спутники SOHO, ACE, WIND работали и работают на исследование солнечного ветра, солнечной активности, прогнозоа космической погоды. Космические аппараты пока не выходили за пределы гелиосферы. Наболее близки к выходу в межзвездное пространство два спутника VOYAGER-1 и -2. Для исследования планет и комет, с посадкой и без оной, запущено много спутников и спускаемых аппаратов, из которых ниже дается описание лишь некоторых. Сотни научных спутников выпущены с начала космической эры и описать их или просто перечислить невозможно. Ниже даны краткие описания некоторых, отбор по прихоти автора. в основном тех, измерения на которых использовались им в научной работе. Впрочем, будем добавлять.

IMP-8

Космический аппарат ИМП-8 был запущен 26 октября 1973 года на почти круговую орбиту с радиусом 35 Рз (280000 км и 150000 км) и париодом 12.2 суток, из которых он проводил 5 суток в переходном слое и хвосте магнитосферы, отсальные - в солнечном ветре. Масса 400кг телеметрия 1.6 кб/с. Проводились измерения магнитного поля, поазмы и заряженных частиц. За 33 года было запущено 10 спутников серии IMP (Interplanetary Monitoring Platform), IMP-8 был из них последним, данные он передавал не Землю до 8 октября 2006 года.
подробности и данные см. на сайте http://nssdc.gsfc.nasa.gov/space/imp-8.html

WIND

Космический аппарат WIND был запущен 1 ноября 1994г. первые два года находился на сложной орбите (a sunward, multiple double-lunar swing-by orbit) с макс. апогеем f 1.5 миллионов км в точке Лагранжа 1 (L1).
The satellite has a total weight of 1200 kg with 300 kg hydrazine fuel.

Он посетил точку либрации , но далее оставался на орбите вокруг Земли.
Его вем 1200 к, из которых 300 кг горючего (гидразин). Ресурса горючего должно хватить на 53 года.

WIND располагает 8 экспериментами:
- The Magnetic Fields Sensor (MFI)измеряет вектор межпланетного мегнитного поля до 65.5 нТл.

- The Radio and Plasma Waves sensor (WAVES) регистрирует низкочастотные волны от 0 (DC) до 10 кГц, термошумы от 4 до 256 кГц и радиоволны 20 кГц - 14 МГц.

- The Transient Gamma Ray Spectrometer (TGRS) регистрирует гамма-всплеки солнечных вспышек (15 кэВ - 10 МэВ).

- The Gamma Ray Spectrometer (KONUS) примерно того же назначения, что и TGRS.

- KONUS -первый российский прибор на американском спутнике. KONUS измеряет и всплески и фоновое гамма-излучение.


- The Solar Wind Exper
iment (SWE) измеряет плотность, состав и пространственное распледеление плазмы солнечного ветра в диапазоне 10 эВ - 22 кэВ.
The Energetic Particle Acceleration, - Composition and Transport Experiment (EPACT) регистрируетэнергичные частицы, электроны и ионы от H до Fe в энергетическом диапазоне 0.1 - 500 МэВ .

- The 3D PLASMA experiment дает трехмерное распределение плазмы и энергичных электронов от нескольких эВ до нескольких МэВ , диарпазон между SWE и EPACT.
- The Solar Mass Sensor (SMS) измеряет ионный состав. в дипазоне от 0.5 до 230 кэВ.

полдробнее см. в en.wikipedia.org/wiki/WIND_(spacecraft).

SOHO

Космический аппарат SOHO ( Solar and Heliospheric Observatory) является совместным проектом ESA и NASA. Это первый европейский спутник в этой точке.
Он был запущен на орбиту гало вокруг точки Лагранжа L1 2 декабря 1995 г. (май 1996 в работе) и вместо расчетный двух лет будет работать до декабря 2016г.

Вес I1850 кг, высота 3.8 м. Непрерывная передача данных на Землю со скоростью T200 кбит/с.

На борту к/а три группы эксперименов:
- GOLF (Global Oscillations at Low Frequencies),
- VIRGO (Variability of Solar Irradiance and Gravity Oscillations),
- MDI/SOI (Michelson Doppler Imager/Solar Oscillations Investigation).

VOYAGER

Вояджер-1' (англ. Voyager-1) - замечательное творение человеческих рук - начал работать с 5 сентября 1977 года и в настоящее время находится вблизи границы гелиосферы. "По дороге" он сделал первые детальные снимки Юпитера и Сатурна. Вояджер-2 был запущен на 16 дней раньше. 'Вояджер-1' - самый дальний от Земли и самый быстрый движущийся объект, созданный человеком. На 08 июня 2015 года 'Вояджер-1' находился на расстоянии в 131,625 а. е. (19,691 млрд км, или 0,002068 св. года) от Солнца.
12 сентября 2013 года НАСА подтвердило, что 'Вояджер-1' вышел за пределы гелиосферы Солнечной системы в межзвездное пространство.

Длительность миссии первоначально была определена в 5 лет, но они продолжают получать энергию от трех радиоизотопных термоэлектрических генераторов, работающих на плутонии-238, которые, как ожидается, будут производить минимально необходимую энергию до 2025 года[

ACE

Advanced Composition Explorer запущен NASA 25 августа 1997 г.
Аппаратура, в том числе:
- Спектрометр солнечных изотопов (англ. Solar Isotope Spectrometer, SIS)

- Монитор электронов, протонов и альфа-частиц солнечного ветра (англ. Solar Wind Electron, Proton and Alpha Monitor, SWEPAM)

- Монитор электронов, протонов и альфа-частиц (англ. Electron, Proton, and Alpha-particle Monitor, EPAM)

- Магнетометр (MAG).

GEOS-2

GOES

Геостационарные спутники Земли серии GOES ( ) непрерывно смотрят на Землю с октября 1975 года. Как правило, одновременно работают на орбите 2 спутника.
GOES передает на Землю снимки в дневном и ультрафиолетовом свете, данные о потоках заряженных частиц и магнитном поле.
Измерения на GOESе широко используются в метеопрогнозах и в научных исследованиях.
В исследованиях магнитосферы широко используется GOES Energetic Particle Sensor (EPS)
Полупроводниковые детекторы с дискриминацией по амплитуде импульсов измеряют протоны, альфа-частицы и электроны.
Ниже приводим список спутников серии.

GOES 1, запущен 16 октября, 1975, отключен
GOES 2, 16 июня 1977, отключен
GOES 3, 16 июня 1978, используется для связи с научной стнцией Южный полюс.
GOES 4, 9 сентября 1980, отключен
GOES 5, 22 мая 1981, отключен 18 июля 1990
GOES 6, 28 апреля, 1983, отключен
GOES-G, 3, мая 1986, не вышел на орбиту
GOES 7, 26 февраля 1987, используется для связи с Peacesat
GOES 8, 13 апреля 1994, отключен
GOES 9, 23, мая 1995, отключен15 июня 2007
GOES 10, 25 апреля 1997, отключен 2 декабря 2009
GOES 11, 3 мая 2000, отключен 16 декабря 2011
GOES 12, 23 июля 2001, обслуживает Южную Америку
GOES 13, 24 мая 2006, работает как GOES East, вернулся к работе 18 октября 2012 после аномалии
GOES 14, 27 июня 2009, остановлен на 90 градусов W с декабря 2012
GOES 15, 4 марта 2010, дйствует как GOES West с 14 декабря 2011
GOES-R, запуск запланирован в 2016
GOES-S, запуск запланирован в 2017
GOES-T, запуск запланирован в 2019
GOES-U, запуск запланирован в 2025

ИНТЕРБОЛ

'Интербол' (англ. Interball) - международный научный проект изучения взаимодействия магнитосферы Земли ссолнечным ветром.
Помимо ИКИ РАН, в проекте участвовали научные институты многих стрвн.
Были запущены два зонда:
хвостовой зонд 3 августа 1995 года - на эллиптическую орбиту с апогеем 200 000 км и начальным наклонением 63.8њ;
авроральный зонд 29 августа 1996 года - на эллиптическую орбиту с апогеем 20 000 км и начальным наклонением 62.8њ.
Каждый зонд состоял нз пары близко расположенных спутника и субспутника 'Магион-4' (авроральный) и 'Магион-5' (хвостовой).
Связь с субспутником МАГИОН-5 прервалась 30 августа 1996 года и была восстановлена 7 мая 1998 года.
Программа INTERBALL завершена в октябре 2000г.

CRRES

CRRES (Combined Release and Radiation Effects Satellite) был запущен 25 июля 1990 года на геосинхронную переходную орбиту(transfer orbit (GTO).
Контакт со спутником был потерян 12 октября 1991 года повидимому из-за выходи из строя батареи питания.
Орбита спутника (12 час. расчетная, 14 час. фактическая эллиптическая, в плоскости экватора) в начале после запуска в апогее находилась на 08 LT, и затем местное время уменьшалось на 2.5 минуты в день.

Спутник измкрял энергичные частицы, плазму, магнитное поле, ОНЧ-излучение, и эти данные широко использовались учеными для исследования радиационных поясов.
Вращение спутника вокруг своей оси в плоскости эклиптики с частитой 2.2 оборота в минуту позволили впервые исследовать тонкую структуру и динамику частиц в радиационных поясах.
Кроме того, с борта спутника было выпущены облака химических веществ из контейнеров в утренние и вечерние часы на низкой высоте и вблизи полуночи в апогее, за которыми велись наблюдения с Земли с помощью оптики и радаров.

Автор начал работать с данными CRRESа вместе с Георгом Кремзером, автором детекторов энергичных частиц, и в течении нескольких лет вместе с соавторами выполнил рад работ по исследованию магнитосферных суббурь.

POES

Спутники POES (или NOAA) (Polar Orbiting Environmental Satellites) - серия низковысотных аппаратов с полярной орбитой на высоте 800 км, проводящих непрерывный мониторинг магнитосферы.
Space Environment Monitor (SEM), и его обновленная версия SEM-2 (от POES-15) Список спутников и годы их работы:

- TIROS-N 1978-11 - 1981-02
- NOAA-06 1979-07 - 1986-11
- NOAA-07 1981-08 - 1985-01
- NOAA-08 1983-05 - 1985-10
- NOAA-10 1986-10 - 1991-08
- NOAA-12 1991-06 - 2001-03
- NOAA-14 1994-01 - 2004-12
- NOAA-15 1998-07 - работает
- NOAA-16 2001-01 - 2014-06
- NOAA-17 2002-07 - 2013-04 - NOAA-18 2005 - работает
- METOP-02 2006 - (aka METOP-A)
- NOAA-19 2009 -
- METOP-01 2013-04-09 - (aka METOP-B)

Прибор MEPED (Medium Energy Proton and Electron Detector) включает набор твердотельных детекторов, которые позволяют измерять потоки электронов и ионов в энергетическом диапазоне от 30 кэВ до 200 МэВ, что охватывет популяцию радиационных поясов, солнечные и частично галактические космические лучи.

КОРОНАС

Три спутника серии КОРОНАС-И, КОРОНАС-Ф и КОРОНАС-ФОТОН были предназначены жля исследования Солнца и магнитосферы Земли. Расшифровка назван звцчт как Комплексные ОРбитальные Околоземные Наблюдения Активности Солнца
КОРОНАС-И был запущен в марте 1994 года, в минимуме солнечной активности.
КОРОНАС-Ф, наиболее успешный в научном отношении спутник, был апущен в августе 2001г., надежная информация продолжалась до мая, а с перерывами до сентябре 2005.
КОРОНАС-ФОТОН стартовал 30 января 2009, связь с ним была потеряна в июле и миссия была объявлена завершенной в декабре 2009г.

Орбита КОРОНАСа-Ф - круговая, низковысотная, начальная высота 500 км (к январю 2005 снизлась до 350 км) ; наклонение к плоскости экватора 83^О. Подробно о результатах измерений по физике Солнца, межпланетного пространства и магнитосферы читайте в специальном сборнике

Приборы, созданные в НИИЯФ МГУ - МКЛ и СОНГ были предназначены для регистрации спектров и потоков заряженных частиц в энергетических диапазонах: - протоны 1-90 МэВ; - электроны 0,5-12 МэВ; - потоки a-частиц 100-140 МэВ; и ряда других. Подробное описание приборов смотрите в в отдельном doc-файле

POLAR

The Global Geospace Science (GGS) (POLAR) Satellite был запущен в феврале 1996 года, активный режим спутника был остановлен в апреле 2008 г. (хотф плановая длительность миссии была расчитана на 2 глда).
POLAR по аппаратуре - родственнен к/а WIND. Его научные цели - исследование полярной магнитосферы: полярных сияний (снимки на нескольких частотных диапазонах, плазмы, вторжение частиц в ионосферу и верхнюю атмосферу.

Solar TErrestrial RElations Observatory (STEREO)

STEREO - два идентичных космических аппарата, один из которых опережает Землю, вращаясь вокруг Солнца, второй - отстает. Это дает возможность получить пространственную картину Солнца и гелиосферы.
Измерения солнчного ветра и энергичных частиц ведется прибором IMPACT (In-situ Measurements of Particles and CME Transients).
Близнецы STEREO были запущены 25 октября 2006 года с мыса Канаверал.

Горн Л.С., Хазанов Б.И. Современные приборы для измерения ионизирующих излучений "Энергомаш", М., 1989, 232 стр.
Брюнелли Б.Е., Намгаладзе А.А. Физика ионосферы ( гл.2, Методы наблюдений за состоянием ионосферы) Изд. "Наука", М., 1988, гл. 2
Григоров Н.Л. Электроны высоких энергий в окрестности Земли, Изд. "Наука", М., 1985, 120 стр.
Лазутин Л.Л. Рентгеновское излучение авроральных электронов и динамика магнитосферы, гл. 1: Техника аэростатных экспериментов Изд. "Наука", Ленингр. отд., Л., 1979