О состоянии работ по КНА «Конус-М» МКА-ФКИ(ПН3)

Р.Л. Аптекарь, С.В. Голенецкий, Ф.П. Олейник,

В.Д. Пальшин, М.В. Уланов, Д.Д. Фредерикс

ФТИ им. А.Ф. Иоффе, г. Санкт-Петербург

Эксперимент «Конус-М» на МКА-ФКИ(ПН3) предназначен для проведения исследований космических гамма-всплесков и мягких гамма-репитеров. Научные задачи включают в себя:

обнаружение космических гамма-всплесков и исследование их временных историй и энергетических спектров в области энергий от 10 кэВ до 15 МэВ с высоким временным и спектральным разрешением;

изучение быстрой спектральной переменности излучения всплесков на шкале до 2 мс; локализацию источников всплесков двумя независимыми методами : с помощью

системы автономной локализации и триангуляционным методом совместно с экспериментами сети IPN;

исследование новых проявлений активности источников мягких повторных всплесков (гамма-репитеров, SGRs) и поиск новых репитеров, в том числе в близлежащих галактиках на расстоянии до 30 Мегапарсек;

исследование других необычных транзиентных явлений в космических рентгеновских и гамма-лучах.

Основанием для проведения эксперимента является Решение Совета РАН по космосу № 10310-24 от 14 декабря 2006г., пункт 2.2

Состав НА и компоновка блоков применительно к возможностям МКА-ФКИ (ПН3)

На основе имеющегося в ФТИ опыта и задела предложенсостав НА, который полностью адекватен научным задачам: два спектрометрических блока «Конус-М-ДС» с осями полей зрения по осям +Х и –Х КА и 4 блока«Конус-М-ДН» по оси +Х. Эти блокиобразуют систему автономной локализации источников гамма-всплесков. Дополнительный блок Конус-М-ДД имеет ось поля зрения по оси –Х КА для увеличения надежности осмотра этой полусферы. Через блок «Конус-М-БЭ» осуществляются все связи НА с бортовыми системами.

+X

-X -X

+X

Компоновка блоков применительно к возможностям МКА-ФКИ (ПН3)

Разработаны и согласованы с НПОЛ габаритно-установочные чертежи всех блоков КНА Конус-М. Дополнительный блок Конус-М-ДД введен в состав КНА в соответствии с Решением Роскосмоса и Совета по космосу РАН от 30.05.2013г. № АШ-685-р

Обоснование необходимости проведения эксперимента на удаленной от Земли орбите

Научные задачи эксперимента «Конус-М» требует многолетнего непрерывного функционирования КА на удаленной от магнитосферы Земли орбите, обеспечивающей для детекторов аппаратуры практически постоянный обзор всей небесной сферы в отсутствии помех от радиационных поясов и затенения Землей.

Многолетний опыт работы на КА серий Космос и «КОРОНАС» на околоземных орбитах и сравнение с наблюдениями гамма-всплесков в эксперименте КОНУС-ВИНД показал, что на близких к Земле орбитах эффективное время наблюдений на околоэкваториальных участках орбит составляет 15 – 20% по сравнению с орбитами в межпланетном пространстве.

Идеальным вариантом является вывод КА в точку либрации L2 системы Солнце-Земля. Оптимальным вариантом с точки зрения организации регулярной ежедневной связи с КА является вытянутая орбита c высотой апогея не менее Rап ~ 300 – 500 тыс.км. Приемлемым вариантом является круговая орбита с R ~ 120 тыс.

Требования к космическому аппарату

Для проведения эксперимента по исследованию гамма-всплесков необходима трехосная ориентация КА, поддерживаемая постоянно с точностью ~ 15 угловых минут. С такой же точностью необходимо знание положения координатных осей КА в пространстве для моментов регистрации гамма-всплесков. Для задач триангуляционных измерений координат источников гамма-всплесков необходима информация о положении КА на орбите с точностью ~100 км по каждой координате.

Наведения КА на какие либо объекты не требуется.

Требования по информационному обеспечению эксперимента «Конус-М»

Для задач всесторонних исследований космических гамма-всплесков необходима привязка бортового времени к московскому времени с точностью не хуже 1,0 мсек. Одновременно, для локализации источника гамма-всплеска методом триангуляции, необходимо знание положения КА с точностью ±100 км по каждой из координат.

Аппаратура «Конус-М» должна функционировать постоянно. Суточный объем информации составляет до 200 Мбайт. Необходимо предусмотреть не менее одного сеанса связи с КА в сутки для приема ТМ информации и передачи на борт в случае необходимости цифровых команд управления режимами работы НА.

Необходимо также обеспечить оперативную передачу полученной на приемном пункте ТМ информации в ФТИ им. А.Ф. Иоффе по сети Интернет для анализа, экспресс-обработки, сравнения с данными других всплесковых экспериментов и для представления результатов наблюдений космических гамма-всплесков в международных электронных циркулярах GCN (Gamma Ray Bursts Coordinate Network).

Схемы механических конструкциий детекторных блоков КНА «Конус-М»

Высокотехнологичные спектрометрические сцинтилляционные детекторы блоков «Конус-М-ДС» и «Конус-М-ДН» рассчитаны на поддержание стабильности характеристик в условиях длительных многолетних наблюдений на космическом аппарате. Они не имеют аналогов в мировой практике по ширине энергетического диапазона и степени защиты от фона КА.

Блок спектрометического детектора Конус-М-ДС

Блок спектрометического детектора Конус-М-ДС и контейнер со сцинтилляционным кристаллом иодистого натрия

Предварительная схема взаимодействия КНА Конус-М с бортовыми системами платформы «Карат-200»

Со стороны НА предусмотрено 100% резервирование систем вывода научной и служебной ТМ информации и систем приема управляющих сигналов от КА.

Основные характеристики КНА «Конус-М»

Диапазон регистрируемых энергий гамма-излучения всплесков

10 кэВ – 15 МэВ ;

Чувствительность, эрг ~ 10-7 эрг см-2 ;

Энергетическое разрешение 8% на эталонной линии 660 кэВ цезия 137;

Точность автономной локализации источников гамма-всплесков

~ 0,2 – 2,0 угловых градусов;

Веса блоков «Конус-М-ДС» - 8,5 кг, число блоков – 2;«Конус-М-ДН» - 6,0 кг, число блоков – 4;«Конус-М-ДД» - 6,2 кг, число блоков – 1;«Конус-М-БЭ» - 4,5 кг, число блоков – 1

Общий вес НА «Конус-М» 51,7 кг.

Потребляемая мощность от сети 27 В

Максимальная – 20 Вт, средняя не более 15 Вт

Информативность До 200 Мбайт в сутки

Состояние работ по КНА «Конус-М» на март 2014г.

1. Разработаны, изготовлены и поставлены в НПОЛ натурно-массовые и тепловые макеты (НГМТЭ) КНА Конус-М;

2. Разработаны и согласованы с НПОЛ ГУЧ блоков КНА Конус-М. 3. Разработаны совместно с НПОЛ следующие предварительные протоколы

взаимодействия КНА Конус-М с бортовыми системами платформы «Карат-200»:- протокол электрофизического взаимодействия служебной аппаратуры космической платформы «Карат-200» с КНА Конус-М ЭФК-12;

- протокол информационно-логического взаимодействия между ЗУ и КНА МКА-ФКИ(ПН3); - протокол информационно-логического взаимодействия между БВС и КНА Конус-М, ПИ-13 4. На основе предварительных протоколов взаимодействия разработан и изготовлен ТО

КНА Конус-М. Проведена лабораторная отработка, калибровка и ПСИ ТО КНА Конус-М. 5. По согласованию с НПОЛ ТО КНА Конус-М находится на ответственном хранении в ФТИ

им. А.Ф. Иоффе. 6. В первой половине 2014г. по договору с НПОЛ проводятся следующие работы:

- подготавливается проведение КДИ КНА Конус-М; - осуществляется закупка комплектующих для изготовления ЛО КНА Конус-М на основе

перечня ЭРИ, имеющего летную квалификацию по результатам эксплуатации в составе НА Конус-А на КА Космос-2421 и НА Конус-РФ в составе КА «КОРОНАС-ФОТОН».

7. В июне 2014г. планируется прекращение договора между НПОЛ и ФТИ им. А.Ф. Иоффе.

Предложения ФТИ им. А.Ф. Иоффе по программе МКА-ФКИ

Констатировать, что программа МКА-ФКИ принципиально важна для развития отечественных фундаментальных космических исследований;

Просить Совет РАН по космосу обратиться к Федеральному космическому агентству с предложением включить программу МКА-ФКИ в Федеральную программу космических исследований РФ на период 2016-2025г.г.