Научно-образовательные космические проекты МГУ им. М.В. Ломоносова


The Presentation inside:

Slide 0

Научно-образовательные космические проекты МГУ им. М.В. Ломоносова


Slide 1

Плесецк 20.01.2005 06час.00мин. Старт ракеты-носителя «Космос-3м» с микроспутником «Университетский – Татьяна»


Slide 2


Slide 3

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МИКРОСПУТНИКА Орбита: высота - 950-970 км наклонение - 83о. Масса – 31,6 кг Масса научной аппаратуры НИИЯФ 8,5кг Срок активного существования - >1года ( реально – 25, 5 мес.) Точность ориентации - (1.0 – 3.0)0. ( реально - хуже) Радиоканал – 135 Мгц – вверх, 435 МГц - вниз Характеристики СЭП: мощность среднесуточная – 7 Вт; Окончание миссии - 7 марта 2007г


Slide 4


Slide 5

Solar flare January, 20, 2005 Татьяна


Slide 6

UV (300- 400 nm) spectra of atmospheric emissions What is the role of energetic particles?


Slide 7

«Университетский-Татьяна», февраль, 2005г. Экватор UV – flashes (~ msec) spatial distribution Up to 10 MJ!


Slide 8


Slide 9

Основные итоги Успешная работа в течение двух с половиной лет; Микроспутник может выполнять серьёзные научные задачи; Разработаны многочисленные учебно-методические материалы; Сформировалось университетское сообщество, способное разрабатывать совместные научно-образовательные программы


Slide 10

Татьяна - 2 Цель научной программы проекта : Исследование вспышек электромагнитного излучения в верхней атмосфере Земли (TLE – Transient Light Events), с помощью аппаратуры, регистрирующей энергетические и пространственно-временные характеристики вспышки


Slide 11

Татьяна-2 Комплекс детекторов: 1. Детектор УФ и красного излучения. 2. Детектор заряженных частиц с эфф. площадью 400 cм2. 3. MTEL - короткофокусный УФ телескоп, покрывающий область атмосферы 160?160 км с разрешением 20 км. 4. MTEL - длиннофокусный УФ телескоп, покрывающий область атмосферы 56?56 км с разрешением 7 км. 5. Измерение временных профилей.


Slide 12

В новых проектах для наблюдений транзиентных световых явлений в атмосфере Земли будут применены новые ультрафиолетовые телескопы с адаптивной оптикой


Slide 13


Slide 14

Перспективные проекты НИИЯФ МГУ 2011 - 2014гг. НУКЛОН (ОКР в программе Роскосмоса)? ТУС (ОКР в программе Роскосмоса)? РЭЛЕК (ОКР в программе Роскосмоса) ИНТЕРГЕЛИОЗОНД ? ЛОМОНОСОВ


Slide 15

«Ломоносов»


Slide 16

«Ломоносов» Наблюдение космических лучей сверхвысоких энергий одновременные наблюдения гамма-всплесков в оптикеи гамма-лучах Исследование источников и механизмов ускорения Научные задачи


Slide 17

Atmosphere The Earth's surface TUS field of vision UV-collector Satellite Secondary electrons Primary particle ~10*19 - 10 *20 эВ Fluorescent emission Cherenkov emission Nmax «Ломоносов»


Slide 18

Experimental facility TUS on-board «Lomonosov» Total mirror area – 1,68 m2 Altitude H=550km Covered surface – 5000 km2 Active life period – 5 years Lower energy limit - 5.1019 eV


Slide 19

«Lomonosov» 2. Studies of transient phenomena in the Earth's upper atmosphere Scientific missions TUS facility will be used for transients’ studies within UV-range


Slide 20

«Lomonosov» 3. Simultaneous studies of gamma-bursts by means of optic cameras and gamma-detectors Central engine ? Prompt radiation Scientific missions


Slide 21

ОБЩИЙ ВИД КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА «МИХАЙЛО ЛОМОНОСОВ» Унифицированная космическая платформа Комплекс целевой аппаратуры


Slide 22

ТУС (ТрековаяУСтановка) Задача – наблюдение частиц сверх- и ультравысоких энергий (до 20 Дж на частицу!) с помощью орбитального детектора, как альтернатива (или дополнение!) гигантским наземным установкам по регистрации ШАЛ


Slide 23

TUS Mission Main goal is detection of Extreme Energy Cosmic Rays. For this goal a large mirror-concentrator is needed. Pixels cover 4000 km2 of the atmosphere (orbit height 450 km). For detection of TLE a pinhole camera is incorporated. Satellite scientific payload: mass 60 kg, electric power 60 Wt, orientation to nadir ±3? mirror-concentrator area 2 m2


Slide 24

Глобальная цель – поиски природного «ускорителя», разгоняющего частицы до энергий в миллионы раз больших чем на земных ускорителях. Аппаратура – сегментированное зеркало диаметром 1,8 м с матрицей малоинерционных фотоумножителей в фокусе. Исполнители: ЦСКБ «Прогресс», НИИЯФ МГУ, «Космическая регата», ОИЯИ (Дубна)


Slide 25

Первый образец составного зеркала, работающего по принципу Френеля, подготовлен для детектора ТУС.


Slide 26

Образец одного сегмента зеркала


Slide 27

В проекте ТУС-М предлагается создать орбитальный флуоресцентный детектор космических лучей ультравысоких энергий (Е>1019 эВ) на борту МКС. По своей эффективной «экспозиции» такой детектор эквивалентен наземной установке Оже, создаваемой в Аргентине. Площадь зеркала 10м2 Фотоприемник 2500ФЭУ Размер ячейки 15мм Масса детектора 170 Кг Потребляемая энергия <200 вт


Slide 28

Для детектора ТУС-М разрабатывается составное зеркало- концентратор. В транспортном положении зеркало (и фотоприемник) должны поместиться в корабле «Прогресс». В рабочем положении зеркало разворачивается до площади 10 кв. метров.


Slide 29

BDRG + SHOK X-ray, Gamma measurements, Optical cameras for GRB’s Trigger formation for GRB. measurements Parameters: Total mass: 30±5 kg; Power cons: up to 70 W Telemetry: up to 9 Gb/day SINP/ MSU, GAISh/MSU


Slide 30

UFFO Ultra Fast Flash Observatory UFFO Burst Alert & Trigger Telescope Goals: -GRB observations in UV, Gamma & X-ray, trigger formation. EWHA Womans Univ. (Korea), Danmark; UCB,USA; Norway; Spain; SINP /MSU Parameters: Dimensions: 600х600х200 mm; Power cons: 20 W; Mass: 20±3 кг; Telemetry: 100 Mb/day


Slide 31

DEPRON Goals: - Charged particles fluxes measurements; - Radiation monitoring . SINP/MSU Parameters: Dimensions: 220х150х70 mm; Mass: 4±5 kg; Power cons: 5 W; Telemetry: 10 Mb/day


Slide 32

ELFIN-L Goals: - Magnetic field measurements; - Charged particles fluxes measurements UCLA, USA; SINP/MSU, Russia Parameters: Dimensions:200х100х720 mm. Mass: 3±1 kg; Telemetry: 10 Mb/day; Power cons: 5 W


Slide 33

BI Information Unit BI tusks: - control of scientific payload power; - control of scientific payload instruments operation; - On-line data processing; - Formation of telemetric frame of scientific data; - GRB trigger generation and alert of event Collaboration : MSU parameters: power: 30±3 W; mass: 10±2 kg; informativity: 40 Мb/day


Slide 34

НУКЛОН Цель – прямая регистрация космических лучей в энергетическом диапазоне 1012 – 1015 эВ с поэлементным разрешением заряда в области Z =1 – 30; Масса научной аппаратуры – 165 кг; Общая масса полезной нагрузки – 265 кг; Энергопотребление – 120 Вт; Планируемый запуск 2011-2012 гг; Планируемая продолжительность миссии – 5 лет


Slide 35

Состав аппаратуры «Слоистая структура» с габаритными размерами 500х500х270 мм: - 4 слоя падовых детекторов (измерение заряда первичной частицы); - 6 слоёв микростриповых детекторов ( определение энергии, локализации места и траектории частицы); - 6 слоёв позиционно-чувствительных сцинциляционных детекторов (выработка триггерного сигнала)


Slide 36

Nucleon experiment intended on study of very-high energy cosmic ray composition at the «knee» region ( < 1 PeV). Instrument is planned to be installed as the by-pass payload on the serial spacecraft.


Slide 37

РЭЛЕК Основные задачи: - Регистрация релятивистских электронов и их воздействие на атмосферу Земли; Реакция атмосферы на это воздействие; Литосферно-ионосферные связи; Атмосферно-ионосферные связи; Регистрация нейтральных излучений Солнца ( в частности нейтронов); Собственная внешняя атмосфера КА.


Slide 38

Что измеряет аппаратура РЭЛЕК Протоны: от 3 МэВ до 50 МэВ; Электроны: от 0,2 МэВ до 10 МэВ; Нейтроны: от 0,01 эВ до 1 МэВ; Рентген: от 10 кэВ до 100 кэВ; Альфа-частицы: от 70 МэВ; Накопленную дозу от 0 до 65000 Рад; Н/ч и в/ч компоненты электромагнитных волн; Квазипостоянные магнитное и электрическое поля; Ультрафиолетовое свечение атмосферы


Slide 39

Принципиальные требования к аппаратуре Одновременные наблюдения с высоким временным разрешением вариаций потоков энергичных электронов и протонов и интенсивности низкочастотного электромаг-нитного излучения. Измерение тонкой временной структуры транзиентных явлений в оптике, УФ, рентгеновском и гамма диапазонах. Мониторирование заряженного и нейтраль-ного компонентов аппаратурного фона в различных областях околоземного пространства.


Slide 40

Характеристики приборов детекторы электронов: широкий энергетический диапазон (~0.1-10.0 MэВ), временное разрешение ~1 мс, возможность измерения питч-угловог распределения, широкий динамический диапазон (от ~0.1 до 105 част./cм2с). Низкочастотный анализатор: измерение по крайней мере двух компонентов электрического или магнитного поля, частотный диапазон ~0.1-10 кГц. Рентгеновские и гамма детекторы: временное разрешение ~1 мкс, чувствительность к регистрации всплеска ~10-8 эрг/cм2. Дополнительно: возможность регистрации протонов с энергями > 1 MэВ, широкопольные наблюдения атмосферы в оптике, УФ, рентгеновских и гамма-лучах с возможностью получения оптических изображений.


Slide 41

Аппаратура ДРГЭ-1 и ДРГЭ-2 - два идентичных блока детекторов рентгеновского, гамма излучения и высокоэнергичных электронов с высоким временным разрешением и чувствительностью. ДРГЭ-3 - блок трех детекторов энергичных электронов, протонов и гамма-квантов, ориентированных по 3 осям. Teлескоп-T - прибор для получения оптических изображений. ДУФ - детектор УФ излучения БЧК - блок регистрации заряженных и нейтральных частиц и квантов НЧА - низко-частотный анализатор РЧА - радиочастотный анализатор DOSTEL - блок дозиметрических измерений БЭ - блок управления и сбора данных


Slide 42

Блок ДРГ-1 (ДРГ-2) Два идентичных фосвич детектора NaI(Tl)/CsI(Tl)/пластмассовый сцинтиллятор, оба ориентированы в надир Физические характеристики: X- и гамма кванты электроны энергетический диапзон 0.01-2.0 MэВ, 0.2-10.0 MэВ эффективная площадь ~200 cм2 ~200 cм2ср (геом. фактор) (полная ~800 cm2) временне разрешение 0.1 мкс 1.0 мс чувствительность ~5·10-9 эрг/см2 ~10-1 част./cм2с


Slide 43

Блок ДРГ-3 Три идентичных фосвич детектора NaI(Tl)/CsI(Tl)/пластмассовый сцинтиллятор, риентированные по трем взаимно перпендикулярным осям Физические параметры: электроны протоны энергетический диапазон 0.1-10.0 MэВ, 1.0-100.0 MэВ геом. фактор ~2 cм2ср ~2 cм2ср временное разрешение 1.0 мс 1.0 мс чувствительность ~10 част./cм2с ~10 част./cм2с


Slide 44

Tелескоп -T Оптический имейджер на основе мультизеркал физические параметры: Спектральный диапазон: 300-400 нм угловое разрешение: 0.4o. Угол зрения: ?7.5o. Количество ячеек: 4000. Количество каналов ФЭУ: 64. Временное разрешение: 100 ?мкс. Амплитудный диапазон: 105.


Slide 45


Slide 46


Slide 47

magnetic and electric field component meters


Slide 48


Slide 49


Slide 50

THE “INTERHELIOSOND” PROJECT (THE “INTERSONG” AND THE “SKI-4” DEVICES) Studing neutral component of solar flare radiations (neutrons, x-ray and gammas) near to the Sun on a distances up to 25 solar radii Studing fluxes of an electrons, protons and alpha - particles The “INTERSONG” device allows to detect: neutrons ( 0.01 - 5 MeV, 20 - 100 MeV ) x-ray radiation ( 0.03 - 0.1 MeV ) gamma - quantums ( 0.1 - 20 MeV ) The “SKI-4” device allows to detect: protons ( 1.6 - 24 MeV, 80 - 200 MeV ) electrons ( 0,04 - 2,5 MeV ) alpha - particles ( 2.5 - 13 MeV / nucl ) Terms of realization of the project – 2014 - 2015 years


Slide 51

Ближний космос – неисчерпаемая естественная лаборатория различных физических процессов Электродинамика Физика плазмы Статистическая физика Волновые процессы и оптика Механика Атомная и ядерная физика


Slide 52

Университетский микроспутник –летающая учебная лаборатория в которой студент любого вуза может выполнить задачу естественнонаучного практикума или при надлежащей подготовке курсовую и дипломную работу. На сегодняшний день защищено около 30 дипломных работ в Московском, Ульяновском, Костромском и Волгоградском университетах по результатам полёта «Университетского-Татьяны»


Slide 53

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В.ЛОМОНОСОВА НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ ИМЕНИ Д.В.СКОБЕЛЬЦЫНА КОСМИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ Первое издание Москва 2005


Slide 54

2-е издание «Космического практикума» рекомендовано в качестве учебного пособия для студентов ВУЗов, обучающихся по специальности «Физика» и передано в большинство классических университетов России


Slide 55

Общая часть Магнитосфера и радиационные пояса Земли Научная аппаратура ИСЗ «Университетский-Татьяна» Космофизические данные в Интернете


Slide 56

Наблюдение радиационных поясов Земли Динамика потоков частиц во время магнитных бурь Солнечные космические лучи Солнечный ветер в гелиосфере Внутренний радиационный пояс и потоки захваченных частиц в области Южно-Атлантической аномалии Полярные сияния и свечение ночной атмосферы Земли Вариации плотности атмосферы на орбите ИСЗ и разбухание атмосферы во время периодов солнечной активности Задачи практикума


Slide 57


Slide 58


Slide 59


Slide 60

Прикладной космический практикум Носители, запуски, орбиты Проекции орбит ИСЗ на карту Земли Радиационные условия на различных орбитах Движение ИСЗ в верхней атмосфере Использование служебной телеметрии в образовательных целях


Slide 61

Ежегодные школы-семинары «Космос и образование» для студентов и преподавателей России и СНГ Ульяновск - 2004, 2005, 2006, 2007


Slide 62

5-я школа «Космос и образование» Ульяновск, 20-25 октября 2008г. Тема: Участие студентов и преподавателей в перспективных космических проектах


Slide 63

UNIVERSAT-2009 “University Satellites in Space Education” International Conference May 25-31, 2009 Moscow State University, Moscow, Russia cosmos.msu.ru/universat2009


Slide 64

Надеемся на дальнейшее сотрудничество !


×

HTML:





Ссылка: