К-2, К-3, К-4: РАКЕТНЫЕ ОБСЕРВАТОРИИ

В 60х-70х годах в Армении, под руководством проф. Г.Гурзадяна были созданы ракетные обсерватории К-2, К-3 и К-4, которые запускались на высотных ракетах ВЕРТИКАЛЬ (R-5В), достигавших высоты 500 км. Обсерватории К -2 предназначались для исследования Солнца в ультрафиолетовой области спектра 3000 - 912 Å и в области мягкого рентгена (1-100 Å), а КЗ и К4 -для исследования звезд, галактик и туманностей в УФ диапазоне 3000 - 500 Å. Научные инструменты размещались на двухосной стабилизируемой платформе, в отделяемой от ракеты, головной капсуле.

Баллистические ракеты R-5В запускались с космодрома Капустин Яр. После отделения от ракеты в конце активного участка астрофизический зонд стабилизировался по трем осям с помощью газовой реактивной системы управления с точностью около 1°, а платформа обеспечивала наведение приборов на Солнце с погрешностью не хуже 10 угловых секунд в течение времени примерно до 570 сек. После завершения программы полета зонд с научной аппаратурой и материалами экспериментов спускался на Землю с применением парашютной системы.

Ракета Р-5В на стартовом столе Схема полета ракетной обсерватории Первый ракетный запуск с научной аппаратурой, созданной в Армении был произведен с космодрома Капустин Яр 15 февраля 1961 года во время солнечного затмения.

Обсерватории К-2 … К-4 неоднократно запускались в период с 60-х до середины 70-х годов, было проведено порядка 10 запусков (РКК Энергия). Обсерватория РОС-5 по программе INTERKOSMOS (ПО Полет) стартовала 3 раза в конце 70-х годов, при этом использовались более мощные ракеты Р-14У.

На платформах обсерваторий, представляющих собой двухосный кардановый подвес, кроме комплекта многочисленных научных приборов устанавливались также и датчики солнечной или звездной ориентации, что позволяло во взаимодействии с системой слежения обсерватории стабилизировать научные приборы с точностью порядка от 20 … 30 угл. сек. для первых запусков и до 6…10 угл. сек для последних.

Обсерватория К-2 Установка обсерватории в возвращаемой капсуле. Крышка открыта.

Масса обсерватории с установленной научной аппаратурой составляла около 200 кг при габаритных размерах 900×900×900 мм. Циклограмма работы обсерватории К-2 была следующей:

  • На высоте около 100 км сбрасывался обтекатель ракеты.
  • На высоте 120 км открывалась крышка контейнера, датчики стабилизации платформы обсерватории захватывали Солнце и стабилизировали платформу по нему, после чего начиналась программа наблюдений.
  • На ниспадающей ветви траектории (на высоте примерно 140 км) программа наблюдений заканчивалась и закрывалась крышка контейнера.
  • Через некоторое время контейнер отделялся от последней ступени ракеты и с помощью парашютной системы опускался на поверхность Земли.
Обсерватория К-3 Обсерватория К-4 Обсерватория РОС-5

Основные параметры обсерваторий серии К.

  • Продолжительность программной работы обсерватории на пассивном участке полета ракеты около 570 сек.
  • Углы разворотов платформы по двум осям ±30 градусов
  • Точность стабилизации по Солнцу, не хуже ±30 угл. сек.
  • Поле зрения грубого солнечного датчика ±30 градусов
  • Точный солнечный датчик
    • поле зрения ±20 угл. минут
    • разрешающая способность 5 угл. сек.
    • фокусное расстояние объектива 2100 мм
    • линейная зона 3.2 угл. мин.

Приборный состав и назначение научной аппаратуры одного из вариантов комплектации обсерватории К-2:

  • Лайман-альфа камера – для получения снимков хромосферы Солнца в линии Лайман-альфа водорода. Фокусное расстояние камеры – 500 мм, входное отверстие объектива – 70 мм.
  • Корональный щелевой спектрограф системы Роуланда – для получения спектрограмм короны и хромосферы Солнца в диапазоне 500-1300 Å со спектральным разрешением 0.1 Å.
  • Хромосферный щелевой спектрограф системы Роуланда – для получения спектрограмм хромосферы Солнца в диапазоне 700-1800 Å со спектральным разрешением 0.1 Å.
  • Внезатменный коронограф – для получения прямых снимков солнечной короны в области длин волн 2000-3000 Å и до расстояний до солнечного диска около 24 радиусов Солнца. Диаметр входного отверстия 16 мм, эквивалентное фокусное расстояние – 122 мм.
  • Гелиевый монохроматор – для получения монохроматических изображений Солнца в линиях 304 HeII и 584 HeI. Диаметр входного отверстия – 50 мм, фокусное расстояние – 250 мм.
  • Камеры-обскуры (120 штук) – для получения прямых снимков Солнца в области мягкого рентгена (короче 60 Å). Фокусное расстояние камер – 150 мм, угловое разрешение – до одной минуты дуги.
  • Рентгеновский спектрограф скользящего падения – для получения спектрограммы солнечной короны в интервале длин волн 10 – 150 Å, дисперсия спектрографа около 3 Å/мм.

Фиксация результатов всех приборов производилась фотографическим способом, при этом в большинстве приборов с целью исключения фрикционных повреждений фотоэмульсионного слоя был использован способ поперечного перемещения плоских кассет, что позволило на фотопленке небольшой площади зафиксировать результаты всех экспозиций данного пуска.

Возвращаемая капсула после приземления Телеметрические записи, полученные 15.05.1979 при наземных испытаниях обсерватории РОС-5 на динамическом стенде в Гарни

Хотя одной из главных целей полетов ракетных обсерваторий тех первых лет было тестирование различных устройств, были изучены многие особенности солнечной ультрафиолетовой и рентгеновской эмиссии, были получены многочисленные солнечные карты в этих полосах, и по крайней мере были сделаны два открытия:

  • Первое обнаружение на высоте приблизительно 400 км мощной солнечной рентгеновской вспышки с потоком 1010 фотонов/см2 сек в полосе 8-60 A, во время запуска 1 октября 1965 (Гурзадян, 1965);
  • Была обнаружена рентгеновская эмиссия, не связанная с солнечными пятнами, а именно, от чрезвычайно сильного протуберанца, случайно произошедшего во время наблюдения (полет от 3 октября 1970).

Из рабочих материалов Г.Гурзадяна по проектам ракетных обсерваторий

Из годового отчета за 1970 год о первом и втором пуске года обсерваторий К-2

Публикации по результатам полетов обсерватории К-2

После первых успешных запусков ракетных обсерваторий стали прорабатываться варианты размещений этих обсерваторий на автоматических спутниках Земли с передачей научной информации на Землю по радиотелеметрическим каналам.
К-6 - солнечная орбитальная обсерватория

Аппаратурный состав:

  • Коротковолновый спектрометр ВС (300-700 А).
  • Длинноволновый спектрометр ДС (700-1800 А)
  • Спектрометр PC (10-130 А)
  • Рентгеновский спектрометр РА (1-3 А)
  • Рентгеновский спектрометр РБ (3-10 А)
  • Рентгеновский фотометр РФ (1-60 А)

Общий вес комплекса около 150 кг, габаритные размеры – диаметр 1000 мм.

К-7 - звездная орбитальная обсерватория Основная задача:

  • Спектрометрирование звезд в диапазоне 912-3500 А до седьмой звездной величины и со спектральным разрешением около 5 А.
  • Фотометриование звезд до девятой звездной величины в области 912--4000 А посредством пяти светофильтров.

Основным на К-7 является зеркальный телескоп с диаметром главного зеркала 300 мм. Поставленные выше две задачи решаются путем создания двух модификаций К-7 - К-7А и К-7Б.

К-7А был предназначен для решения первой из указанный задач - спекрометрирования звезд. Задача решается с помощью двух спектрометров, работающих в диапазонах 912-1500 А и 1400-3500 А. Сканировка спектра осуществляется за счет суточного вращения спутника УОС-3. Программный поиск и гидирование звезды отсутствуют.

К-7Б был предназначен для фотометрирования звезд через широкополос¬ные светофильтры. Специальная сканирующая система, находящаяся в фо¬кальной части телескопа, осуществляет последовательное измерение проходящего через данный светофильтр светового потока от данной звезды Каждый диапазон имеет свой отдельный приемник излучения (ФЭУ).

К-7 в обоих вариантах должен был устанавливаться на универсальных орбитальных станциях (УОС-3 или УОС-М). Ожидаемый все одного комплекта К-7 около 150 кг, габаритные размеры – диаметр около 1000 мм.

Publications:

  • G.A.Gurzadyan, A Powerful Solar X-ray Flare, Doklady Acad.Nauk of Armenian SSR, 43, 28, 1966.
  • G.A.Gurzadyan, E.A.Kazarian, M.N.Krmoyan, R.A.Epremian, Rocket Astrophysical Observatory K-2, Doklady Acad.Nauk of Armenian SSR, 53, 224, 1971.
  • G.A.Gurzadyan, K.V.Vartanian, Solar X-Ray Source Unassociated with Sunspots, Space Science Reviews, 13, 731, 1972.
Russian