25 січня на робочу орбіту був виведений російський мікросупутник «Чибис-М». Апарат призначений для дослідження з космосу грозових розрядів в земній атмосфері і став першим мікросупутником, реалізованим на спеціальній платформі «Чибис», розробленій та створеній в Інституті космічних досліджень РАН.

Мікросупутник «Чибис-М» в спеціальному транспортно-пусковому контейнері (ТПК) був доставлений на борт Міжнародної космічної станції транспортно-вантажним кораблем «Прогрес М-13М». Після відстиковки від МКС корабель «Прогрес М-13М», використовуючи додаткове паливо, піднявся на високу орбіту 500 км, де за телекомандою мікросупутник «Чибис-М» самостійно «вийшов» на «Прогрес» з ТПК і почав автономний політ.

Земні грози, незважаючи на високу частоту проявів, - явище певною мірою не вивчене. Великим сюрпризом для дослідників став той факт, що під час блискавичних розрядів відбуваються спалахи гамма-випромінювання. Такі спалахи вперше в 1994 р. зареєстрував супутник BATSE (космічна гамма-обсерваторія Compton, НАСА). Це явище отримало назву «атмосферний гамма-сплеск» (TGF - Terrestrial Gamma-Flash). Їх розташування на карті Землі добре збігається з тими районами, де особливо часто відбуваються грози.

Спроба пояснити гамма-сплески привела фізиків з Фізичного інституту ім. П.М. Лебедєва РАН на чолі з академіком Олександром Гуревичем до так званої моделі пробою на втікаючих електронах. У загальному вигляді вона виглядає так. Якщо до системи докласти значне електричне поле, то зіткнення будуть не в силах зупинити електрони, які почнуть вільно прискорюватися. Вдаряючись з молекулами середовища, вони стануть масово вивільняти інші високоенергетичні електрони. Так виникає пробій.

У разі грози, відповідно до теорії, необхідне електричне поле створюється електричними зарядами на хмарах, після чого прискорені частинки залишають атмосферу, породжуючи гамма-випромінювання. За напрямком «вниз», до Землі, його поглинає атмосфера, а за напрямком «вгору», в космос, воно проходить вільніше і може бути зареєстроване приладами, встановленими на космічних апаратах.

Мікросупутник «Чибис-М» був створений спеціально для перевірки цієї теорії в Інституті космічних досліджень РАН спільно з іншими науковими організаціями. Приставка «мікро» означає, що маса супутника не перевищує 100 кг, - і, дійсно, «Чибис-М» на Землі важить всього 40 кг, з яких приблизно третина йде на комплекс наукової апаратури (КНА) «Гроза».

Вперше на одному супутнику буде встановлений комплекс приладів, що «перекриватимуть» діапазон від гамма- до радіовипромінювання. Таким чином, дослідники хочуть «побачити» якомога більше число процесів, що відбуваються при грозовому розряді.

КНА «Гроза» унікальний, оскільки в нього входять детектори рентгенівського, гамма-, ультрафіолетового і радіовипромінювання (30-50 МГц), що генеруються при грозовому розряді на висоті 13-20 км. В КНА входять і прилади для вивчення плазмових коливань. Щоб зрозуміти, чи супроводжуються ці випромінювання спалахами блискавок, КНА оснащений цифровою фотокамерою.

Детектор рентгенівського і гамма-випромінювання (РГД) і Детектор ультрафіолетового випромінювання (ДУФ) створені в Науково-дослідному інституті ядерної фізики ім. Д.В. Скобельцина МГУ. Радіочастотний аналізатор Мірча створений в ІКД РАН. В КНА входить також цифрова камера ЦФК (ІКД РАН), яка буде робити знімки Землі в оптичному діапазоні і детектор-аналізатори електромагнітних випромінювань (0,1-40000 Гц) - магнітно-плазмовий комплекс МВК, створений Львівським центром Інституту космічних досліджень Національної академії наук України та Державного космічного агентства України та Університетом Етвеша (Угорщина).

«Чибис-М» стоїть в одному ряду з декількома апаратами, які також займаються дослідження блискавичних розрядів і явищ у верхній атмосфері. У їх числі - Firefly (НАСА, варіант CubeSat) і Taranis (Космічне агентство Франції CNES, запуск 2015 р.).

Крім наукової програми, мікросупутник «Чибис-М» важливий тим, що він став першим малим апаратом, створеним на базі спеціальної мікроспутникової платформи «Чибис». Ця платформа була розроблена в рамках академічної програми «Створення і використання мікроспутникових платформ Російської академії наук для фундаментальних і прикладних космічних досліджень». У Спеціальному конструкторському бюро ІКД РАН проводилося не тільки проектування і виготовлення мікросупутника, але й повний цикл його електричних, командно-інформаційних, віброударних, термовакуумного випробувань. Також була створена і наземна інфраструктура для прийому і обробки інформації із супутника.

Центр прийому і управління мікросупутників організується в Спеціальному конструкторському бюро космічного приладобудування ІКД РАН в м. Калуга.

Вже зараз в ІКД йде робота над науковим навантаженням для наступного мікросупутника, завдання якого - моніторинг парникових газів (в першу чергу, вуглекислоти) і катастрофічних явищ на поверхні, в атмосфері та іоносфері Землі. Нарешті, обговорюється третій мікросупутник для регіональних досліджень «БалканСат».

Зображення: Слід зазначити, що в ІКД РАН був розроблений метод використання інфраструктури Російського сегмента МКС для виведення мікросупутника з борту транспортно-вантажного корабля (ТГК) «Прогрес». Після відстиковки від станції ТГК піднімається на вищу орбіту, після чого мікросупутник з допомогою ТПК відправляється в самостійний політ. Схожий метод використовувався в 2001 р., коли на орбіту був виведений створений в ІКД РАН російсько-австралійський науково-освітній мікросупутник «Колібрі-2000». Цей апарат, крім наукової, виконував і освітню задачу - його дані могли приймати і брали участь в проекті загальноосвітні школи Росії та Австралії.

У програмі «Чибис-М» також передбачено освітні програми, які розробляються для університетів і шкіл.

Додаткова інформація:
Станіслав Іванович Климов, д.ф.-м.н., керівник лабораторії досліджень електромагнітних випромінювань ІКД РАН
+7-495-333-11-00, sklimov@iki.rssi.ru

Олександр Вікторович Гуревич, академік РАН, співкерівник проекту, завідувач сектором взаємодії радіохвиль з плазмою Фізичного інституту ім. П.М. Лебедєва РАН
+7-499-132-64-14, alex@lpi.ru

Сайт експерименту «Чибис-М»: http://chibis.cosmos.ru/