«Прогноз» — серия советских и российских специализированных научно-исследовательских спутников Земли , созданных в НПО им. С. А. Лавочкина и предназначенных для изучения солнечной активности , влияния её на магнитосферу и ионосферу Земли и проведения астрофизических исследований . Основной их задачей было исследование космических лучей солнечного происхождения. Предполагалось, что полученные с помощью этих спутников данные позволят прогнозировать возникновение опасных для пилотируемой космонавтики радиационных потоков, порождаемых вспышками на Солнце .

Спутники серии «Прогноз» запускались с 1972 по 1996 год на высокоапогейные эллиптические орбиты . Всего было запущено 12 аппаратов. Конструкция спутников «Прогноз» предусматривала изменение состава устанавливаемой научной аппаратуры, благодаря чему они широко использовались для международных исследований по программе Интеркосмос . С их помощью проводились совместные эксперименты с научными организациями ЧССР , Венгрии , Франции , Швеции и других стран по изучению физических процессов в околоземном и межпланетном пространстве и в дальнем космосе .

Конструкция

Спутники «Прогноз» были выполнены в виде герметичного цилиндрического контейнера диаметром 150 см и высотой 120 см, закрытого полусферическими днищами. На днище устанавливалась рама с датчиками системы ориентации , антеннами радиотехнического комплекса и научными датчиками. На цилиндрической части корпуса размещались микродвигатели ориентации и запас сжатого газа для них, научные приборы и четыре панели солнечных батарей с размахом 6 метров и общей площадью 7 м², на их концах находились штанга магнитометра , измерительные приборы и антенны научной аппаратуры . Внутри герметичного корпуса, где поддерживался постоянный тепловой режим , были размещены аккумуляторы , научная аппаратура, приборы радиотехнического комплекса и системы ориентации спутника. Стабилизация положения спутника в пространстве обеспечивалась его вращением вокруг оси, направленной на Солнце . Конструкция спутников позволяла без проведения дополнительных испытаний всего аппарата изменять состав устанавливаемых приборов и решать в каждом полёте новые научные задачи . Cпутники «Прогноз» имели бортовое запоминающее устройство, позволяющее накапливать информацию и передавать её на Землю во время очередного сеанса связи .

Базовый аппарат имел название «СО» («солнечный объект»). Срок его гарантийной работы составлял 90 дней. Было изготовлено и запущено три спутника этого типа («Прогноз» с 1 по 3). Все они проработали значительно дольше гарантийного срока. После модернизации бортовых систем аппарат получил название «СО-М», гарантийный срок увеличился до 180 дней. Продолжительность работы модернизированных аппаратов («Прогноз» с 4 по 10) также превысила гарантированную. Для международного эксперимента « Интербол » в 1995 году были созданы аппараты нового поколения «СО-М2», с увеличенным до 1 года гарантийным сроком, при этом «Прогноз-11» («Интербол-1») проработал на орбите более пяти лет, а «Прогноз-12» («Интербол-2») — около двух с половиной лет .

Первые десять спутников «Прогноз» были построены по документации и под наблюдением НПО им. Лавочкина на машиностроительном заводе « Вымпел », основной специализацией которого были разработка и изготовление наземного испытательного оборудования для космической техники. Аппараты типа СО-М2 для проекта «Интербол» изготавливались непосредственно в НПО им. Лавочкина. При разработке и производстве аппаратов серии «Прогноз» создавались и отрабатывались новые технологии наземной подготовки спутников, позволившие доставлять их на космодром в состоянии практически полной готовности и свести к минимуму проверки аппаратов перед пуском .

Орбиты и средства выведения

Для выполнения спутниками «Прогноз» их научных задач требовалось большое удаление от Земли, а для регистрации научных данных в реальном времени они должны были длительное время находиться в зоне видимости пунктов управления . Исходя из этих требований и возможностей имеющихся средств выведения были выбраны эллиптические орбиты с перигеем 500—900 км, апогеем 200 000 км, наклонением 65° и периодом обращения четверо суток. Спутники на такой орбите могли подвергаться сильному возмущающему влиянию Луны, поэтому по разработанной в НПО им. С. А. Лавочкина методике для каждого запуска выбирались дата и время, позволяющие минимизировать действующие на аппарат возмущения и обеспечить длительную устойчивость его орбиты. Это позволило обойтись без сложной и тяжелой автономной корректирующей установки на борту спутника .

Спутники «Прогноз» выводились носителем Молния-М с разгонным блоком « Л » на начальную орбиту с апогеем 500 км, перигеем 235 км и наклонением 65°, а с неё — на целевую высокоапогейную эллиптическую орбиту. В разгонном блоке «Л» для запусков по программе «Прогноз» были доработаны баки окислителя и система управления. Эта модификация блока «Л», использовавшаяся для запусков аппаратов «СО» и «СО-М» («Прогноз» с номерами 1—10) с Байконура , получила обозначение «СО/Л» . Спутники типа «СО-М2» («Прогноз» 11 и 12) запускались с Плесецка , с использованием разгонного блока модификации «2БЛ», применявшейся и для запусков военных спутников УС-К .

Cписок спутников серии «Прогноз»

Спутники серии «Прогноз»
Название	Тип	Дата запуска	Космодром	NSSDC ID	SCN	Масса, кг	Апогей , км	Перигей , км	Наклонение , град.	Период обращения , час.	Продолжительность работы, дней	Назначенный ресурс, дней	Прекращение существования
«Прогноз-1»	СО	14-04-1972	Байконур			845	201 000	965	65	97	165	90	31-03-1981
«Прогноз-2»	СО	29-06-1972	Байконур			845	201 000	551,4	65	97	173	90	15-12-1982
«Прогноз-3»	СО	15-02-1973	Байконур			836	200 270	590	65	96	405	90	31-12-1976
«Прогноз-4»	СО-М	22-12-1975	Байконур			893	199 000	634	65	95,7	141	90	31-12-1977
«Прогноз-5»	СО-М	25-11-1976	Байконур			896	195 120	498	65	95,2	238	180	12-07-1979
«Прогноз-6»	СО-М	22-09-1977	Байконур			894	197 885	495,5	65,4	94,8	184	180	16-01-2019
«Прогноз-7»	СО-М	30-10-1978	Байконур			940	199 300	467	65	95,7	227	180	22-10-1980
«Прогноз-8»	СО-М	25-12-1980	Байконур			934	198 770	556,5	65	95,4	272	180	28-12-1984
«Прогноз-9»	СО-М	01-07-1983	Байконур			933	727 620	361	65,3	609.6	302	180	н/д
«Прогноз-10» («Интеркосмос-23»)	СО-М	26-04-1985	Байконур			933	200 000	400	65	96	200	180	12-01-1994
«Прогноз-11» («Интербол-1»)	СО-М2	03-08-1995	Плесецк			1250	198 770	505	63,8	91,7	1901	360	16-10-2000
«Прогноз-12» («Интербол-2»)	СО-М2	29-08-1996	Плесецк			1370	19 140	782	62,8	5,8	885	360	На орбите

Научная программа

Со спутников серии «Прогноз» в СССР началось систематическое изучение межпланетной среды с помощью специально созданных для этого космических аппаратов. На всех аппаратах этой серии проводились исследования солнечных вспышек и дозиметрические измерения связанной с ними радиационной обстановки в околоземном пространстве в интересах службы радиационной безопасности пилотируемых полётов, а также фундаментальные научные исследования солнечно-земных связей — изучение солнечного ветра и его взаимодействия с магнитосферой Земли , потоков энергичных частиц солнечного происхождения, ультрафиолетового , рентгеновского и гамма -излучения Солнца, не доступных при наблюдениях с Земли. Начиная с «Прогноза-2» на борту аппаратов устанавливалась научная аппаратура, произведенная не только в СССР, но и в других странах. В каждом следующем запуске повышалась точность установленных на спутниках научных приборов и увеличивался объём проводимых исследований, которые увязывались также с международными космическими программами. Спутники «Прогноз» с установленными на них комплексами научной аппаратуры, стали уникальной системой для исследования солнечной активности и ее влияния на околоземную среду. С их помощью изучались три существенно разные по свойствам области околоземного пространства: магнитосфера , прилегающая к ней межпланетная среда , практически не подверженная влиянию магнитного поля Земли, и разделяющая их область взаимодействия солнечной плазмы с магнитосферой — магнитопауза , подверженная наибольшим возмущениям. Возможности аппаратов серии «Прогноз» по установке различной научной аппаратуры позволили задействовать их и для изучения дальнего космоса — построения карты небесной сферы в ультрафиолетовом и радиодиапазоне, исследования реликтового излучения и галактических рентгеновских и гамма-источников .

Спутники типа «СО»

В 1972—1973 годах c космодрома Байконур на орбиты с апогеем около 200 000 км и периодом обращения четверо суток были запущены три спутника типа «СО» («Прогноз» с номерами 1—3 или по заводской нумерации СО 501 — СО 503). При гарантийном сроке 90 суток, определяемом в основном возможностями аккумуляторных батарей , каждый из спутников серии «СО» проработал на орбите значительно дольше . Задачами научных исследований для этих спутников были изучение радиационной активности Солнца, физики солнечных вспышек и свойств межпланетной среды . Исследования проводились в интересах научных организаций и службы радиационной безопасности пилотируемых космических программ .

«Прогноз-1»

На спутнике «Прогноз-1» были начаты исследования, продолженные впоследствии на всех аппаратах серии — измерение радиационной активности Солнца в интересах службы радиационной безопасности пилотируемых полётов, исследование физических процессов в солнечных вспышках и космических лучей солнечного происхождения, изучение межпланетной среды и взаимодействия магнитосферы Земли с солнечным ветром. Срок работы спутника составил 165 дней .

«Прогноз-2»

На аппарате «Прогноз-2» была продолжена программа «Прогноза-1», а также проводились эксперименты с помощью французских приборов «Калипсо» для изучения солнечного ветра и внешних областей магнитосферы и «СНЕГ-1» для исследования гамма-излучения Солнца и нейтронов солнечного происхождения. Спутник работал на орбите 173 дня. В июле и августе 1972 года были зафиксированы четыре экстремально сильных солнечных вспышки, впервые наблюдавшихся в космической среде, и проведено изучение плазмы солнечного ветра в порождённых этими вспышками межпланетных ударных волнах. Одновременно эти явления регистрировались и на американских межпланетных аппаратах « Пионер-9 » и « Пионер-10 »

«Прогноз-3»

На «Прогнозе-3» были продолжены исследования гамма- и ренгеновского излучения Солнца, солнечных нейтронов и солнечного ветра, начатые на «Прогноз-1» и «Прогноз-2». Спутник проработал 405 дней, более чем вчетверо превысив назначенный ресурс

Спутники типа «СО-М»

Аппараты типа «СО-М» были модернизацией базовой модели «СО» с доработанными бортовыми системами и увеличенным до 180 дней гарантийным сроком службы. Количество научной аппаратуры на борту было также увеличено. С 1975 по 1985 годы c космодрома Байконур было запущено семь спутников этого типа («Прогноз» с номерами с 4 по 10, по заводской нумерации СО-М 504 — СО-М 510) .

«Прогноз-4»

Продолжение исследований солнечной радиации, магнитосферы Земли и солнечного ветра c помощью расширенного, по сравнению с предыдущими аппаратами серии, набора приборов. Назначенный срок существования «Прогноза-4», первого аппарата модифицированной серии, составлял 90 дней, как и у аппаратов предыдущей модификации. Спутник проработал на орбите 141 день. Во время полёта начаты исследования бесстолкновительных ударных волн и горячей плазмы на границе земной плазмосферы . Изучался состав и энергетические спектры энергичных атомных ядер, низкочастотные колебания в магнитосферной и межпланетной плазме, рентгеновское излучение Солнца. Эксперименты на спутнике увязывались с наблюдениями за процессами в ионосфере с помощью геофизических ракет в рамках международных магнитосферных исследований по программе « Интеркосмос » .

«Прогноз-5»

Продолжение изучения солнечной радиации и программы международных магнитосферных исследований. Обновлён и расширен состав научной аппаратуры, позволяющий проводить измерения с большей точностью. Спутник проработал на орбите 238 дней, за это время проводилось изучение взаимодействия магнитосферы Земли с солнечным ветром, измерения температуры, концентрации, направления и скорости движения протонов в межпланетной среде, определение положения головной ударной волны , исследование холодной плазмы в магнитосфере Земли, низкочастотных полей в межпланетной плазме, нейтрального и ионизированного гелия в межпланетной среде. C помощью французского прибора «Калипсо-2» изучались параметры и состав солнечного ветра. Установленные на спутнике приборы, разработанные по программе «Интеркосмос», исследовали потоки сверхгорячей (60 000 000 K ) плазмы при солнечных вспышках и энергетические характеристики звёздного ветра .

«Прогноз-6»

Изучение солнечной радиации и космического пространства. Вместе с приборами советского производства на спутнике были установлены совместные советско-французские эксперименты «Галактика» для изучения галактических источников ультрафиолетового излучения и отработки методик космической ультрафиолетовой астрономии, «Жемо-С2» для изучения корпускулярных потоков Солнца и их взаимодействия с магнитным полем Земли, «Снег-2МП» для изучения солнечного и галактического гамма- и рентгеновского излучения и поиска гамма-всплесков . Эксперимент «Снег-2МП» проводился совместно с французским спутником « СНЕГ-3 ». Также на «Прогнозе-6» изучались магнитные поля, энергетические спектры и состав энергичных атомных ядер в солнечном ветре и космических лучах. Спутник работал на орбите 184 дня, за время полёта зафиксировано несколько фаз развития мощной солнечной вспышки, обнаружено несколько гамма-всплесков космического происхождения, с помощью совместных с космическими аппаратами « СНЕГ-3 » и « » наблюдений осуществлена локализация гамма-всплеска, изучено распределение ультрафиолетового излучения в Млечном пути .

«Прогноз-7»

Изучение солнечной радиации, космического пространства и магнитосферы Земли. Установленная на борту спутника научная аппаратура включала, как и на «Прогнозе-6», советско-французские эксперименты «Жемо-С2», «Галактика» и «СНЕГ-2МП». «СНЕГ-2МП» работал в составе межпланетной триангуляционной сети, совместно с экспериментами «Снег-2МЗ» на станциях « Венера-11 » и « Венера-12 ». Для исследования солнечного ветра и магнитосферной плазмы на спутнике были установлены приборы, созданные советскими, венгерскими, чехословацкими и шведскими учёными. С помощью масс-спектрометрических методов был определён химический состав ионов солнечного ветра, в котором впервые были обнаружены тяжёлые ионы кислорода, кремния и железа. Обнаружено пять типов потоков солнечного ветра, генерируемого различными областями и структурами в солнечной короне. Проводилось изучение и хвоста магнитосферы . Было зафиксировано несколько десятков гамма-всплесков, обнаружен и локализован самый мощный из известных гамма-всплесков, порождённый пульсаром в Большом Магеллановом Облаке , открыт новый тип рентгеновских пульсаров. Время работы аппарата на орбите составило 227 дней .

«Прогноз-8»

Отработка методов определения границ ударной волны с помощью разработанных ИКИ и Пражским университетом приборов для будущего международного экcперимента « Интершок » . Продолжение советско-шведских масс-спектрометрических измерений солнечного ветра и магнитосферной плазмы, продолжение исследований солнечной радиации, советско-польский эксперимент по измерению рентгеновского излучения Солнца. Спутник проработал на орбите 272 дня, за это время зарегистрировано 15 солнечных вспышек различной интенсивности, получены данные о 10 пересечениях спутником головной ударной волны на границе земной магнитосферы .

«Прогноз-9», эксперимент «Реликт-1»

Международный эксперимент « Реликт-1 » по изучению космического реликтового излучения . Для уверенного приёма слабого реликтового излучения и исключения создаваемых Землёй помех спутник был выведен уникальную орбиту с апогеем 727 620 км, вдвое дальше, чем расстояние от Земли до Луны . С помощью малогабаритного радиотелескопа «Реликт» спутник осуществлял картографирование небесной сферы на частоте 37 ГГц. Также на спутнике был установлен французский прибор «СНЕГ-2М9» для регистрации гамма-всплесков космического и солнечного происхождения, приборы для измерения рентгеновского излучения Солнца, параметров плазмы и магнитных полей в межпланетном пространстве . Спутник проработал на орбите 302 дня, в ходе его полёта и обработки полученных данных была составлена карта распределения реликтового излучения и впервые в истории экспериментально обнаружена его анизотропия , теоретически предсказываемая космологическими моделями, хотя уровень этой анизотропии оказался ниже ожидаемого и впоследствии обнаружение в эксперименте «Реликт-1» анизотропии реликтового излучения оспаривалось из-за недостаточной точности измерений . За время работы «Прогноза-9» им было обнаружено 75 гамма-всплесков, в том числе повторяющихся от одного источника, расположенного около центра Галактики , в созвездии Стрельца . Также были измерены характеристики 8-ми солнечных вспышек .

«Прогноз-10» («Интеркосмос-23»), проект «Интершок»

В международном проекте «Интершок», продолжившем программу исследования солнечно-земных связей, изучались структура и характеристики магнитопаузы и ударных волн , возникающих при взаимодействии солнечного ветра с магнитосферой Земли. Для этого в 1985 году на орбиту с перигеем 400 км, апогеем 200 000 км и наклонением 65° был запущен спутник «Прогноз-10» (другое название — «Интеркосмос-23») с научной аппаратурой, разработанной специалистами СССР, ЧССР, ПНР и ГДР . Для определения структуры ударной волны в состав комплекса научной аппаратуры спутника были включены информационная система ОРИОН для регистрации и запоминания данных с высоким разрешением, не обеспечиваемым стандартной системой телеметрии , и бортовая вычислительная машина БРОД, предсказывающая и определяющая момент пересечения ударной волны и организующая быстрый опрос большого количества приборов. Спутник проработал на орбите 200 дней .

Спутники типа «СО-М2» (проект «Интербол»)

Международный проект « Интербол » был посвящён изучению взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой Земли и явлений, возникающих в ионосфере во время магнитосферных суббурь . Проект был частью широкой программы исследования околоземного пространства, осуществлявшейся космическими агентствами разных стран и координировавшейся международной группой (Inter-Agency Consultative Group for Space Science) . Для его реализации на базе спутников семейства «Прогноз» было создано новое поколение аппаратов, получившее обозначение «СО-М2» (в литературе встречается также наименование «Прогноз-М» или «Интербол» ), приспособленных для длительной работы в условиях многократного пересечения радиационных поясов и имеющих увеличенный срок службы. Масса аппаратов и количество установленного на них оборудования также увеличились. При гарантийном сроке в один год ожидалось, что каждый аппарат проработает на орбите не менее двух лет. В 1995—1996 годах c космодрома Плесецк было запущено два спутника этого типа — «Прогноз-11» («Интербол-1», заводское обозначение СО-М2 511) и «Прогноз-12» («Интербол-2», заводское обозначение СО-М2 512) .

3 августа 1995 года был произведен парный запуск «Прогноз-11» и чешского микроспутника « Магион-4 » , выведенных на орбиту с апогеем 200 000 км, перигеем 500 км и наклонением 63°. Эти, совместно работающие, спутники исследовали явления в « хвосте » магнитосферы и получили название «хвостовой зонд» .

29 августа 1996 года были запущены «Прогноз-12» и « Магион-5 » , выведенные на орбиту с апогеем 20 000 км и таким же, как для первого запуска, наклонением. В том же пуске был выведен аргентинский микроспутник ДЗЗ « » . «Прогноз-12» и «Магион-5» исследовали внутреннюю магнитосферу и авроральные области («авроральный зонд») .

С помощью двух зондов, работающих на различных орбитах, в ходе проекта «Интербол» изучалась связь явлений в хвосте магнитосферы с процессами в её полярных и верхней ионосфере. Использование в составе каждого зонда двух совместно работающих аппаратов «Прогноз» и «Магион», следующих на расстоянии друг от друга и проводящих измерения с различным разрешением, позволило определять пространственные и временные вариации изучаемых явлений . Кроме работы по проекту «Интербол» на спутниках проводились измерения радиационной обстановки в космосе, эксперименты по работе различных типов солнечных батарей при многократном пересечении радиационных поясов Земли . Спутник «Прогноз-12» проработал на орбите более двух с половиной лет, а «Прогноз-11» — более пяти лет .

Результаты программы

В результате полётов спутников «Прогноз» был накоплен большой материал для службы радиационной безопасности пилотируемых космических программ . С их помощью также оценивалась текущая радиационная обстановка во время работы экипажей на станциях « Салют » . Полученные данные были использованы для формирования требований к радиационной стойкости новых космических аппаратов. Научные исследования, проводившиеся на спутниках «Прогноз» позволили построить картину физических процессов, протекающих в околоземном пространстве и их связи с процессами в межпланетной среде , получить большое количество новых данных о взаимодействии солнечного ветра с магнитосферой Земли . Была построена карта небесной сферы в 8-миллиметровом радиодиапазоне, составлены каталоги солнечных вспышек, проведено исследование солнечных космических лучей и солнечной активности в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах в течение одиннадцатилетнего цикла . Проводилось также наблюдение известных и обнаружение новых галактических рентгеновских источников .

Недостатком первого поколения спутников «Прогноз» (типов «СО» и «СО-М») было сравнительно небольшое время их работы, определяемое в первую очередь ресурсом аккумуляторных батарей. Хотя практически каждый из них превысил гарантийный срок, на орбите никогда не было двух работающих аппаратов одновременно . Из-за этого было невозможно калибровать приборы по сравнению результатов с одновременно работающих спутников, что снижало точность и достоверность измерений. Также нарушалась преемственность с предыдущими измерениями, поскольку аппаратура и её состав на спутниках непрерывно модернизировались .

Осуществленный с помощью последних двух спутников серии «Прогноз» проект «Интербол» стал одной из самых успешных советских и российских программ по исследованию околоземного космического пространства. Объём данных, собранных в ходе проекта, превышает весь суммарный объём данных по солнечно-земной физике, полученный в исследованиях, проводимых ранее в СССР и в России в течение примерно тридцати лет. Сосредоточенный архив программы «Интербол», хранящийся в ИКИ РАН , включает более 300 Гбайт научных данных. Информация, поступавшая со спутников проекта, доступна для международного научного сообщества через всемирную базу данных Центра Годдарда NASA . На основе данных проекта «Интербол» опубликовано более 500 статей, значительная часть которых написана в рамках международного сотрудничества .

Примечания

Комментарии

Источники

Литература

• «ПРОГНОЗ» (рус.) // Космонавтика : Энциклопедия / Гл. ред. В. П. Глушко ; Редколлегия: В. П. Бармин , К. Д. Бушуев , В. С. Верещетин и др.. — М. : Советская энциклопедия, 1985. — С. 303—304 .
• Актуальные вопросы проектирования автоматических космических аппаратов для фундаментальных и прикладных научных исследований (рус.) / сост. В. В. Ефанов. — НПО им. С. А. Лавочкина , 2017. — 590 с. — ISBN 978-5-905646-10-2 .
• (рус.) // Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. — 2015. — № 3(29) . — С. 17—27 . — ISSN .
• Brian Harvey with Olga Zakutnyaya. Russian Space Probes. Scientific Discoveries and Future Missions (англ.) . — Springer in assoc. with Praxis Publishing, 2011. — (). — ISBN 978-1-4419-8149-3 .

Ссылки

• (англ.) . Gunter's space page . Дата обращения: 28 января 2021.
• (англ.) . Gunter's space page . Дата обращения: 28 января 2021.
• (англ.) . Gunter's space page . Дата обращения: 28 января 2021.
• (англ.) . (англ.) (by Mark Wade . Дата обращения: 11 февраля 2021.