ИСТИНА

Спутники «СириусСат-1» и «СириусСат-2» были запущены космонав- тами с МКС 15 августа 2018 г. и успешно функционировали на орбите до входа в плотные слои атмосферы 9 декабря 2020 г. Работа по созданию этих спутников проводилась при активном участии школьников в ходе смены «Большие вызовы» образовательного лагеря Сириус в 2017 г., проработка методики космического эксперимента продолжилась там же летом 2018 г. Платформу для спутников, выполненных в стандарте кубсат 1U+, предоставила частная российская компания «Спутникс». Разработка полезной нагрузки, предназначенной для изучения косми- ческой радиации, проводилась под руководством сотрудников НИИЯФ МГУ. Ход работ по созданию спутников и первые результаты были до- ложены на конференции «Дорога в космос» в октябре 2019 г. и подробно изложены в опубликованных тезисах этой конференции [1]. В данной работе будут более подробно рассмотрены научные результаты космиче- ского эксперимента, в получении которых принимали участие студенты и школьники, а также использование данных миссии «СириусСат» для космического образования после её успешного завершения. Многослойный сцинтилляционный детектор, установленный в ка- честве полезной нагрузки спутников «СириусСат» [2], осуществлял раздельную регистрацию заряженных частиц и гамма-квантов в диапа- зоне энерговыделений 0,3–3 МэВ. Он выполнен на основе оптически соединенных слоёв пластического сцинтиллятора и кристаллов CsI(Tl) и CsI(Na), просматриваемых двумя фотоэлектронными умножителями. Чувствительная площадь детектора составляет ~4 см2. Полезная нагрузка имеет собственную энергонезависимую память, в которую записывает научные данные в двух основных форматах: ежесекундный мониторинг, представляющий собой скорости счета детектора в нескольких каналах, и подробный формат «Массив», в котором запоминается энергии каждой зарегистрированной частицы или кванта, а также момент времени соот- ветствующего взаимодействия с микросекундной точностью. Орбита, на которую были запущен спутники «СириусСат», имеет наклонение ~52° и высоту ~400 км. С учётом этого основной научной задачей эксперимента является исследование вариаций потоков частиц в зоне высыпаний электронов между внешним и внутренним радиаци- онными поясами Земли, в так называемой зоне «зазора» [2]. Динамика поведения электронов в зазоре в значительной степени связана с их вза- имодействием с ОНЧ волнами, возникающими во время грозовой актив- ности в экваториальной области. Если такая точка зрения справедлива, то должна также наблюдаться и тонкая временная структура высыпаний на миллисекундном масштабе времени, сопоставимом со временем рас- пространения сгустка высыпающихся электронов вдоль силовой линии магнитного поля. Проведение тонкого временного анализа для квази- захваченных и высыпающихся электронов в зазоре является одной из главных задач научной аппаратуры КА «СириусСат». Для исследования описанных выше явлений требовалось получе- ние непрерывных рядов данных как можно большей длины, относящихся 56 к интересующим исследователя областям. После завершения лётных ис- пытаний, начиная с декабря 2018 г. сеансы связи для работы с полезной нагрузкой проводились регулярно силами сотрудников НИИЯФ МГУ с помощью дистанционного подключению к компьютерам ЦУП, рас- положенным в Сколково. До июня 2019 г. работа велась путём подачи необходимых команд оператором непосредственно во время сеанса связи. В последующее время, после доработки сотрудниками компании «Спутникс» программного обеспечения ЦУП, появилась возможность закладывать в компьютер ЦУП список команд и моменты времени их подачи заранее, в виде циклограммы для автоматического выполнения. Кроме удобства, связанного, например, с отсутствием необходимости проведения работ в ночное время, появилась возможность автоматизи- рованного составления циклограмм с помощью программы, анализиру- ющей поступившую с ПН информацию. Такая программа, написанная в НИИЯФ МГУ, определяет, какие из блоков данных были по тем или иным причинам потеряны, и составляет команды запросов на повтор- ную передачу этих блоков, хранящихся в памяти прибора. В результа- те реализуется возможность эффективно, за несколько сеансов связи, передать на Землю ряд мониторинговых данных без пропусков, а также передать все без исключения события, записанные в формате «Массив», относящиеся к интересующему исследователя интервалу времени. Следует отметить, что возможность дистанционного проведения сеансов связи была использована в ряде мастер-классов для школьни- ков, во время которых вместе с лекциями на тему физических явлений, связанных с радиацией в околоземном пространстве, проводились де- монстрации управления спутниками «СириусСат» в реальном време- ни. Более того, школьникам и студентам предоставлялась возможность самостоятельно запрограммировать автоматические сеансы связи. Например, такая работа была реализована осенью 2019 г. на форуме «Проектория» в Ярославле: группа учащихся должна была разработать циклограмму, в ходе которой полезная нагрузка должна была включить- ся в заранее рассчитанный момент времени для проведения измерений, после чего спутник должен был передать свежие данные, которые нужно было сразу проанализировать. Проведение подобной практики для стар- шеклассников стало возможным, поскольку система команд космических аппаратов «СириусСат» и их полезной нагрузки имела достаточную сте- пень зашиты от ошибочных действий: даже самые нелепые последователь- ности команд не могли привести к серьёзным сбоям в работе спутника. Анализ быстрой переменности потоков электронов в области зазора стал предметом студенческой научной работы, по которой в начале июня 2021 г. на кафедре физики космоса физического факультета МГУ состо- ялась защита диплома бакалавра. В этой работе анализировались данные спутника «СириусСат-1», собранные в области зазора в пособытийном формате. Автор провёл проверку случайности наблюдаемых быстрых ва- риаций потока электронов методом RS-анализа, по результатам которой был сделан вывод об избыточной переменности потока в области харак- терных времён ~0,5 c, наблюдавшейся в ряде случаев. Ещё один уникальный научный результат эксперимента на спутни- ках «СириусСат» связан с тем, что их детекторы частиц оставались ра- ботоспособными вплоть до последнего дня миссии. Данные, собранные и переданные на Землю за 10 часов до входа спутника в плотные слои ат- мосферы, относятся к высоте ~200 км. Они уникальны, так как космиче- ские аппараты на такие высоты не запускаются, при этом подавляющее большинство спутников, оказывающихся на подобных высотах в конце полёта, уже не способно проводить измерения. Предварительный анализ показывает постепенное уменьшение наблюдаемых потоков в области внутреннего радиационного пояса примерно на порядок при умень- шении высоты на 50 км. Аналогичные результаты получены также для внешнего пояса и областей квазизахвата электронов. На сервере космической погоды НИИЯФ МГУ http://swx.sinp.msu. ru организован свободный доступ к данным спутников «СириусСат». 57 Пользователь может просмотреть временные ряды данных, относящих к интересующему его периоду наблюдений, в графическом виде с вы- бранным усреднением, после чего получить эти данные в виде файла, содержащего показания прибора вместе с привязанными к ним геогра- фическими и геомагнитными координатами. Это не только облегчает на- учную работу всех заинтересованных лиц, но и позволяет проводить на базе «СириусСат» практические учебные занятия по работе с космиче- ской информацией и изучению физики космоса, опираясь на реальные данные. В весеннем семестре 2020 г. спутникам «СириусСат» была по- священа часть спецкурса «Планирование и проведение космофизическо- го эксперимента на орбите» для студентов физического факультета МГУ. Накопленную информацию предполагается также использовать в спе- циальном физическом практикуме, проводимом у студентов 3–4‑х кур- сов. Подобная работа студентов различных вузов и школьников стар- ших классов, интересующихся физикой космоса, помогает им получить практические навыки работы с космической аппаратурой и приобрести новые знания в области космической физики. Всё это способствует при- влечению талантливой молодёжи к работам по освоению космоса.