Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Иркутская область, Россия
Иркутск, Россия
В настоящей работе представлены результаты оптических наблюдений в космическом эксперименте (КЭ) «Радар-Прогресс» 17 апреля 2013 г. и 30 июля 2014. после включения сближающе-корректирующего двигателя (СКД) транспортных грузовых кораблей (ТГК) «Прогресс М-17M» и «Прогресс М-23М» на высотах термосферы. Во время работы СКД зарегистрированы области свечения повышенной интенсивности, предположительно связанные с рассеянием сумеречного солнечного излучения на продуктах работы СКД на орбите ТГК и, возможно, появлением дополнительного свечения в эмиссии атомарного кислорода [OI] 630 нм. Максимальные наблюдаемые размеры области свечения составили ~330-350 км вдоль орбиты и ~250-270 км поперек. Скорость расширения области свечения в первые моменты времени после включения СКД вдоль орбиты составила ~6-7 км/c, поперек ~3-3.5 км/с. Максимальная интенсивность области возмущения в сеансе КЭ с «Прогресс М-17M» оценивается величиной, эквивалентной ~ 40-60 Рл в спектральной полосе 2 нм. В сеансе с «Прогресс М-23М» зарегистрированы незначительные возмущения атмосферной эмиссии [OI] 630.0 нм, как в ближней, так и в дальней зонах от орбиты ТГК, возможно, связанные с инжекцией выхлопных газов СКД.
собственное свечение атмосферы, ионосфера, космические аппараты
ВВЕДЕНИЕ
Оптические эффекты полетов космических аппаратов (КА) и работы их бортовых жидкостных реактивных двигателей (ЖРД) в зависимости от механизмов, высот и пространственных масштабов проявления разделяют на несколько типов [Адушкин и др., 2000; Платов и др. 2003]. Механизмы воздействия ЖРД на атмосферу и ионосферу Земли, сопровождаемого оптическими эффектами, связывают непосредственно с выбросами в атмосферу продуктов сгорания, содержащих газовые и дисперсные компоненты, рассеянием на них солнечного света [Адушкин и др., 2000], модификацией атмосферы и ионосферы продуктами сгорания ЖРД [Mendillo et al., 1975; Карлов и др., 1980], гидродинамическими возмущениями типа акустико-гравитационных волн [Карлов и др., 1980; Михалев и Ермилов, 1997; Mikhalev, 2011] и др. Большинство оптических эффектов наблюдалось на высотах тропо-стратосферы, когда их яркость относительно высока [Платов и др., 2003].
В настоящей работе представлены результаты оптических наблюдений в сеансах активного кос-мического эксперимента (КЭ) «Радар-Прогресс» 17 апреля 2013 г. и 30 июля 2014 г. после включения сближающе-корректирующего двигателя (СКД) транспортного грузового корабля (ТГК) серии «Прогресс-М» на высотах термосферы.
АКТИВНЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
Космический эксперимент «Исследование наземными средствами наблюдения отражательных характеристик плазменных неоднородностей, генерируемых в ионосфере при работе бортовых двигателей ТГК "Прогресс"» (шифр «Радар-Прогресс») проводится с 2007 г. До 2010 г. использовался шифр КЭ «Плазма-Прогресс» [Лебедев и др., 2008; Potekhin et al., 2009; Хахинов и др., 2010, 2012, 2013]. Организации-участники: ФГУП «ЦНИИмаш», Институт солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЗФ СО РАН) и ОАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королева» (РКК «Энергия»).
Космический эксперимент «Радар-Прогресс» проводится на этапах автономных полетов ТГК серии «Прогресс» после выполнения основной миссии по доставке грузов на МКС. Сеанс КЭ выполняется во время пролета ТГК в зоне обзора Иркутского радара некогерентного рассеяния (ИРНР) [Khakhinov et al., 2009]. Включается бортовой жидкостный реактивный СКД. Используются наземные уникальные научные установки и оборудование центра коллективного пользования (ЦКП) «Ангара» ИСЗФ СО РАН [http://ckp-angara.iszf.irk.ru/html/history.html].
Во время или сразу после сеанса КЭ определяются гелиогеофизические и метеорологические условия: солнечная активность, состояние геомагнитного поля, фоновые параметры ионосферы, условия освещенности (зенитный угол Солнца), облачность.
Заранее планируются управляемые условия каждого сеанса КЭ: высота орбиты, направление вектора скорости выхлопных струй, тип и длительность работы ЖРД. Последние определяют массу сжигаемого топлива или количество инжектируемых в ионосферу продуктов сгорания. Используемый СКД сжигает 1 кг жидкого топлива в секунду. При длительности включения СКД до 11 с выхлопные продукты от сгорания 11 кг топлива инжектируются в ионосферу на дуге орбиты ТГК длиной более 80 км. Такие слабые воздействия на ионосферную плазму, сравнимые по мощности с естественными источниками возмущений, и планируемые условия каждого сеанса являются отличительной особенностью проводимого КЭ.
1. Адушкин В.В., С.И. Козлов, А.В. Петров. Экологические проблемы и риски воздействия ракетно-космической техники на окружающую среду: Справочное пособие. М.: Изд. Анкил, 2000. 638 с.
2. Ветчинкин Н.В., Границкий Н.В., Платов Ю.В., Шейчуе А.И. Оптические явления в околоземной среде при работе двигательных установок ракет и спутников. I. Наземные и спутниковые наблюдения искусственных образова-ний при запусках ракет // Косм. иссл. 1993. Т. 31, вып. 1. С. 93-100.
3. Карлов В.Д., Козлов С.И., Ткачев Г.Н. Крупномасштабные возмущения в ионосфере, возникающие при полете ракеты с работающим двигателем (обзор) // Косм. иссл. 1980. Т. 18, вып. 2. С. 266-277.
4. Лебедев В.П., Хахинов В.В., Габдуллин Ф.Ф. и др. Исследование методами радиозондирования харак-теристик плазменного окружения низкоорбитальных космических аппаратов // Космонавтика и ракетостроение. 2008. № 50 (1). С. 51-60.
5. Михалев А.В., Ермилов С.Ю. Наблюдение возмущений эмиссионных ионосферных слоев, возникающих при полете космических систем // Иссл. по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. Новосибирск: СО РАН, 1997. Вып. 107. С. 206-217.
6. Михалев А.В., Хахинов В.В., Белецкий А.Б. и др. Оптические эффекты работы бортового двигателя космического аппарата «Прогресс М-17М» на высотах термосферы // Косм. иссл. 2016. Т. 54, № 2. С. 113-118.
7. Платов Ю.В., Куликова Г.Н., Черноус С.А. Классификация газопылевых образований в верхней атмо-сфере, связанных с выбросами продуктов сгорания ракетных двигателей // Косм. иссл. 2003. Т. 41, № 2. С. 168-173.
8. Платов Ю.В., Семенов А.И., Филиппов Б.П. Конденсация продуктов сгорания в выхлопной струе ра-кетных двигателей в верхней атмосфере // Геомагнетизм и аэрономия. 2011. Т. 51, № 4. С. 556-562.
9. Хахинов В.В., Потехин А.П., Лебедев В.П. и др. Радиофизические методы диагностики ионосферных возмущений, генерируемых бортовыми двигателями ТГК «Прогресс»: алгоритмы, инструменты и результаты // Журнал радиоэлектроники. 2010. С. 555-571.
10. Хахинов В.В., Потехин А.П., Лебедев В.П. и др. Результаты дистанционного зондирования ионосфер-ных возмущений в активных космических экспериментах «Радар-Прогресс» // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9, № 3. С. 199-208.
11. Хахинов В.В., Потехин А.П., Лебедев В.П. и др. Некоторые результаты активных космических экспе-риментов «Плазма-Прогресс» и «Радар-Прогресс» // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. Спец. вып. 2013. № 5 (51). С. 160-163.
12. Bernhadt P.A, Weber E.J., Moorc J.G., et al. Excitation of oxygen permitted line emissions by SF injection into the F region // J. Geophys. Res. 1986. V. A91, N 8. P. 8937-8946.
13. Biondi Manfred A., Simpler Dwight P. Studies of equatorial 630 nm airglow enhancements produced by a chemiсal release in F region // Planet and Space Sci. 1984. V. 32, N 12. P. 1605-1610.
14. Khakhinov V.V., Lebedev V.A., Medvedev A.V., Ratovsky K.G. Capabilities of the Irkutsk incoherent scat-tering radar for space debris studies // Proc. 5th European Conf. on Space Debris. ESA SP-672. Darmstadt, Germany, 2009.
15. Mendillo M.J., Hawkins G.S., Klobuchar J.A. A sudden vanishing of the ionospheric F region due to the launch of Skaylab // J. Geophys. Res. 1975. V. 80, N 16. P. 2217-2218.
16. Mendillo M.J. Report on investigations of atmospherique effecte due to HEAO-C launch // AIAA Pap. 1980, no. 888. pp. 1-5.
17. Mendillo M., Rote D., Bernhardt P.A. Preliminary report on the HEAO hole in the ionosphere // EOS Trans. Amer. Geophys. Union. 1981. V. 61, N 28. P. 529-530.
18. Mendillo M., Baumgardner J. Optical signature of ionospheric hole // Geophys. Res. Lett. 1982. V. 9, N 3. P. 215-218.
19. Mikhalev А.V. Midlatitude airglow during heliogeophysical disturbances // Geomagnetism and Aeronomy. 2011. V. 51, N 7. P. 974-978.
20. Potekhin A.P., Khakhinov V.V., Medvedev A.V., et al. Active space experiments with the use of the transport spacecraft Progress and Irkutsk IS Radar // PIERS Proc. Moscow, 2009. P. 223-227.
21. Tagirov V.R., Arinin V.A., Ismagilov V.V., Klimenko V.V. Unusual optical emission in the atmosphere caused by human activity // 22nd European Meeting on Atmospheric Studies by Optical Methods. Finland, Nurmijarvi. 1995. P. 7.
22. URL: http://ckp-angara.iszf.irk.ru/html/history.html (дата обращения 5 сентября 2016 г.).
23. URL: http://atmos.iszf.irk.ru/ru/ground-based/spectr (дата обращения 5 сентября 2016 г.).
24. URL: http://atmos.iszf.irk.ru/ru/ground-based/color (дата обращения 5 сентября 2016 г.).
25. URL: http://videoscan.ru (дата обращения 5 сентября 2016 г.).
26. URL: http://keoscientific.com/space-science-imagers.php#SEN-TINEL (дата обращения 5 сентября 2016 г.).
