Бортовые аппаратно-программные комплексы для долговременных космических экспериментов по исследованию коротковолнового излучения Солнца

• Автор: Перцов, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 86 с. : ил.

Оглавление
Введение ,
Глава 1. Координатно-чувствительных приемники для исследования рентгеновского и ВУФ излучения Солнца
1.1. Основные свойства и типы двухкоординатных детекторов изображений
1.1.1 Основные свойства детекторов на основе ПЗС-матриц
1.1.2 Основные свойства детекторов на основе СМАБ-матриц
1.1.3 Детекторы с прямой регистрацией рентгеновского и ВУФ излучения
1.2 Детекторы изображения эксперимента ТЕРЕК на межпланетной станции «Фобос
1.3 Детекторы изображения эксперимента ТЕРЕК-К/РЕС-К на космическом аппарате КОРОНАС-И
Глава 2 Основные принципы и методы построения аппаратно - программных комплексов управления (АПКУ) долговременными космическими экспериментами ТЕРЕК, ТЕРЕК-К/РЕС-К и СПИРИТ
2.1. АПКУ эксперимента ТЕРЕК на межпланетной станции «Фобос-1» (1984-1988)
2.2. АПКУ эксперимента ТЕРЕК-К/РЕС-К на станции КОРОНАС-И (1994г.)
2.3. АПКУ эксперимента СПИРИТ на станции КОРОНАС-Ф (2001 - 2005 г.г.)
Глава
Основные результаты экспериментов ТЕРЕК, ТЕРЕК/РЕС и СПИРИТ
3.1 Введение
3.2 Результаты наблюдений
3.2.1 Результаты наблюдений в эксперименте ТЕРЕК проекта «Фобос-1»
3.2.2 Результаты наблюдений в эксперименте ТЕРЕК/РЕС проекта «Коронас-И»
3.2.3 Результаты наблюдений в эксперименте СПИРИТ проекта «Коронас-Ф»
3.3. Использования данных наблюдений для решения задач физики солнечной атмосферы
Заключение
Благодарности
СПИСОК литературы

Введение
Развитие рентгеновской астрономии Солнца тесно связано с развитием ракетно-космической техники и возможностью ее использования для вывода измеряющей аппаратуры за пределы атмосферы Земли. Основными объектами исследования являются горячие слои атмосферы Солнца (прежде всего, солнечная корона), основное излучение которых лежит в коротковолновой области спектра. Эта область (X < 2700 А), как известно, находится за пределами окна прозрачности земной атмосферы, и, по этой причине, недоступна для исследования с поверхности Земли.
Исследование короны и переходного слоя Солнца имеет большое практическое и научное значение. Согласно современным представлениям солнечная корона является основным резервуаром энергии для солнечных вспышек и выбросов массы (прежде всего, это, конечно, энергия магнитного поля). Также, по-видимому, на пути исследования тонкой структуры корональных магнитных полей следует искать решение проблемы триггеров солнечных вспышек, а также такой фундаментальной проблемы современной астрофизики, как проблема нагрева короны Солнца и формирования горячих корон звезд. Изучение активных процессов в атмосфере Солнца важно и для решения многообразных земных проблем - радиосвязи, навигации, метеорологии, геофизики и других. Настоящая диссертация посвящена разработке и созданию бортового аппаратного и программного обеспечения космических долговременных экспериментов по исследованию коротковолнового излучения Солнца методом изображающей спектроскопии.
Целью диссертации является разработка, испытание и создание бортовых аппаратно-программных комплексов управления (АПКУ) длительными внеатмосферными экспериментами по исследованию коротковолнового излучения Солнца и их использованию для получения временных рядов спектральных изображений солнечной атмосферы с высоким пространственным и временным разрешением.
Объектом исследования космических экспериментов является плазма солнечной короны.

Для достижения основной цели - создания аппаратно-программного комплекса управления (АПКУ) солнечными космическими экспериментами, в диссертации был поставлены и решены следующие задачи:
1. Разработка и создание координатно-чувствительных приемников рентгеновского излучения высокого пространственного и временного разрешения, предназначенных для долговременного автономного использования на космических аппаратах,
2. Разработка принципов организации и планирования наблюдений и методов управления комплексом приборов на борту космических аппаратов «Фобос-1», «Коронас-И» и «Коронас-Ф».
3. Разработка и создание системы управления оптическими и электронными узлами всего комплекса бортовой аппаратуры, предназначенной для:
• Накопления и первичная обработка научной информации.
• Управления узлами бортовых научных приборов.
• Обработки, анализа, сжатия и упаковки научной информации.
• Поиска физических событий.
• Реализации адаптивных режимов работы.
• Сбора служебной информации.
• Обеспечения работы в нештатных ситуациях.
4. Лабораторное тестирование и калибровка бортовой аппаратуры.
Настоящая работа содержит описание АПКУ для бортовой аппаратуры на КА «Фобос-1», Коронас-И, Коронас-Ф и результаты ее использования в экспериментах ТЕРЕК, ТЕРЕК-К/РЕС-К и СПИРИТ.
Научная новизна работы состоит в постановке и решении задач создания нового типа АПКУ долговременных солнечных космических экспериментов. Новыми также являются следующие результаты, полученные в диссертации:
1. Создан ряд координатно-чувствительных рентгеновских приемников нового типа с высоким пространственным и временным разрешением,
2. Впервые разработаны принципы организации и планирования долговременным космическим экспериментом по наблюдению рентгеновского излучения Солнца.

Рис 1.9. Матрица типа Кельт с платой предварительных усилителей.
ПЗС- матрицы поставлялись в герметичном корпусе, оборудованном электрическим Пелтье-холодильиком. Холодильник при 8 Вт энергопотребления обеспечивал перепад температур между кристаллом и «горячей» частью корпуса 40 градусов.
ПЗС-матрицы были изготовлены НПО «Электрон» (г. Санкт-Петербург). Детектор имел 8-битную оцифровку.
1.4 Детекторы изображения эксперимента ТЕСИС на космическом аппарате КОРОНАС-Ф.
Для второго спутника КОРОНАС-Ф (запуск в 2001 году) ФИАН разработал комплекс телескопов и спектрометров СПИРИТ.
В ходе работ по созданию этого комплекса автором были разработаны новые типы детекторов МР и ВУФ излучения.