Спутник «Ломоносов» — SkyLab Московского университета

28 апреля 2016 г. с космодрома Восточный в 5 час. 01 мин. осуществлён запуск ракеты-носителя «Союз-2.1а» с разгонным блоком «Волга» и спутником «Ломоносов».

На запуске присутствовали Президент РФ В.В. Путин и ректор В.А. Садовничий. Космодром Восточный, расположенный на Дальнем Востоке в Амурской области, — это второй современный космодром на территории России (наряду с Плесецком). Указ о его создании был подписан в 2007 г., а запуск «Ломоносова» открыл космическую историю Восточного.

«Ломоносов» выведен на солнечно-синхронную орбиту высотой около 500 км. Это трёхметровый космический корабль, созданный учёными Московского университета в содружестве со специалистами Кореи, Венесуэлы, Мексики, США и других стран.

Масса спутника — 650 кг, вес научного оборудования — 150 кг.

Спутник призван изучать и раскрывать тайны экстремальных явлений в нашей Вселенной. Это исследования космических лучей предельно высоких энергий; гамма-всплесков; изучение природы воздействия энергичных частиц в околоземном космическом пространстве на земную атмосферу и многое другое.

Актуальность изучения КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ ПРЕДЕЛЬНО ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ (более 10¹⁹ эВ) связана с загадочностью самой природы этих удивительных частиц. В 1966 г. физики К. Грейзен, Г.Т. Зацепин и В.А. Кузьмин теоретически предсказали, что эти частицы, зарождаясь вне пределов нашей Галактики, не могут достичь нашей планеты вследствие так называемого эффекта уменьшения их потока («эффект Грейзена-Зацепина-Кузьмина», ГЗК–обрезание) на реликтовом фоне – фотонном излучении Вселенной, образовавшемся после Большого Взрыва. Наземные установки по изучению космических лучей несколько лет назад действительно зарегистрировали похожее на ГЗК–эффект уменьшение интенсивности таких частиц. Но, в силу очень малой статистики событий на Землю «падает» 1 частица на 1 км² в год, и учёным пока не удаётся сделать окончательный вывод о том, является ли наблюдаемый эффект действительно ГЗК–обрезанием. Может оказаться, что просто во Вселенной нет астрофизических объектов, способных ускорить частицы до столь гигантских энергий.

Орбитальный телескоп TUS на «Ломоносове» использует атмосферу нашей планеты в качестве гигантской мишени, в которой происходит процесс взаимодействия космических лучей предельно высоких энергий. Тем самым удаётся значительно увеличить эффективную площадь обзора по сравнению, например, с наземными установками.

«Ломоносов» способен фиксировать и другие разнообразные быстрые атмосферные явления, проявляющиеся в ультрафиолетовом излучении, как широко известные молниевые разряды, так и мало изученные до сих пор так называемые ТРАНЗИЕНТНЫЕ СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ (спрайты, эльфы, синие струи, гигантские джеты и пр.). Транзиентные световые явления – быстрые вспышки света в ультрафиолетовом диапазоне в верхней части атмосферы Земли на высоте примерно 100 км. В течение миллисекунд выделяется энергия порядка нескольких мегаджоулей. Эти явления могут простираться на десятки километров и создавать потенциальную опасность для космических ракет. Природа таких явлений составляет предмет научных дискуссий, а они сами еще малоизученны. Вспышки напоминают молниевые разряды. Однако эксперименты, ранее проведённые на спутниках МГУ «Университеский–Татьяна» (2005), «Университеский–Татьяна-2» (2009) и «Вернов» (2014), обнаружили другие механизмы возбуждения этих вспышек.

ГАММА-ВСПЛЕСКИ — свидетели эпохи Большого Взрыва, отстоящей от нас более чем на 14 млрд лет, самые мощные энерговыделения во Вселенной (свыше 10⁵³ эрг/с). Природа гамма-всплесков остаётся одной из загадок современной астрофизики. Считается, что их источники находятся на космологических расстояниях и связаны с коллапсом массивных звёзд. Для понимания природы гамма-всплесков очень важны одновременные наблюдения в оптическом и гамма-диапазонах. До сих пор удавалось зарегистрировать в основном лишь оптическое «послесвечение», то есть отклик межзвёздной среды на проходящую через неё ударную волну, возникающую во время космического взрыва. «Поймать» оптическое излучение непосредственно в момент самого гамма-всплеска необычайно трудно, поскольку заранее неизвестно, из какой области Вселенной придёт сигнал. «Ломоносов» способен регистрировать излучение объектов от гамма- до оптического диапазонов. Для решения этой задачи предназначены приборы, позволяющие измерять эмиссию излучений этих необычных явлений в широком диапазоне длин волн: гамма-спектрометр BDRG, UFFO.

Исследование РАДИАЦИОННЫХ ПОЯСОВ играет первостепенную роль для обеспечения безопасности во время атмосферных и низкоорбитальных полётов. Заряженные частицы, захваченные в магнитную ловушку в околоземном пространстве (радиационные пояса), могут покидать её (процесс «высыпания»), в результате ряда физических процессов, природа которых недостаточно исследована. В качестве доминирующего рассматривается взаимодействие электромагнитных волн в околоземном пространстве и заряженных частиц. Волны могут быть как техногенного (наземные радиопередатчики), так и естественного (развитие плазменных неустойчивостей) происхождения. Высыпающиеся частицы (в основном — электроны) могут достигать релятивистских энергий, и их воздействие на атмосферу путём ионизации может иметь существенные последствия для изменения её свойств. Измерения заряженных частиц на «Ломоносове» проводятся с помощью трёх приборов — BDRG, DEPRON и ELFIN-L, охватывающих широкий диапазон энергий частиц радиационных поясов Земли.

МОНИТОРИНГ ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ в околоземном космическом пространстве обеспечивается работой уникальных оптических камер ShOK. Астероиды, метеориты, космический мусор — ничто не ускользнёт от объективов прибора — инновационной разработки сотрудников лаборатории космического мониторинга ГАИШ МГУ (рук. проф. В.М. Липунов). ShOK напрямую связан с наземной системой роботизированных телескопов «МАСТЕР», расположенных в различных точках восточного и западного полушария Земли. «Ломоносов», таким образом, создаёт предпосылки для отработки методов и технических средств оперативного обнаружения и слежения за объектами, представляющими потенциальную угрозу как космической, так и наземной «человеческой» инфраструктуре.

Программа полёта предусматривает эксперимент из области КОСМИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ И ФИЗИОЛОГИИ. Прибор ИМИСС-1 (разработка Института математических исследований сложных систем МГУ, директор акад. РАН В.А. Садовничий) позволит зарегистрировать и проанализировать ускорения в космических условиях. Цель исследования связана с «болезнью движения в условиях микрогравитации», одним из проявлений которой является запаздывание стабилизации взора человека в условиях космического полёта. Бороться с этим явлением можно путём разработки специального устройства – корректора стабилизации взора. Сигналы корректора предлагается формировать в зависимости от движения головы космонавта по показаниям инерциальных микромеханических датчиков и передавать с помощью гальванической стимуляции на первичные афферентные нейроны его вестибулярного аппарата. В ходе эксперимента с помощью прибора ИМИСС-1 предстоит выяснить, каким образом изменяются характеристики датчиков в условиях космического полёта по сравнению с данными наземных испытаний. Предполагается получение данных об инструментальных ошибках микро-акселерометров в орбитальном полёте.