Краткое описание графиков экспресс-визуализации результатов первичной обработки данных прибора БМСВ на спутнике «Спектр-Р»

Прибор БМСВ входит в состав эксперимента «Плазма-Ф» на спутнике Спектр-Р», запущенном 18.07.2011 г. на высокоэллиптическую орбиту с апогеем около 360 тыс. км, перигеем около 10 тыс. км, периодом обращения 8.5 суток. (краткое описание эксперимента «Плазма-Ф» опубликовано в журнале «Российский космос», 2011, №10, стр.26-31).

Прибор БМСВ представляет собой энергоспектрометр плазмы и предназначен для исследования солнечного ветра и плазмы в магнитослое Земли с очень высоким временным разрешением (от 30 мсек. для вектора потока ионов и до 3 сек. для таких параметров плазмы как скорость, плотность и температура ионов).

Прибор БМСВ имеет на выходе девять измерительных каналов – шесть токов разнонаправленных датчиков – цилиндров Фарадея и три напряжения – тормозящие потенциалы, приложенные к управляющим электродам трех из этих датчиков для селекции ионов по энергии.

Первичная обработка данных этого прибора имеет целью выделить из приборного «телеметрического» кадра значения этих токов и напряжений и привязать их к собственному времени прибора и к универсальному времени UT.

На представленных графиках экспресс-визуализации показаны в зависимости от собственного времени прибора следующие величины:

  • на нижней панели представлены кодированные тремя цветами токи трех разнонаправленных датчиков (FC3, FC4, FC5), оси которых отклонены от главной оси прибора на 20o и развернуты на 120o по азимутальному углу;
  • на следующих трех панелях представлены токи трех других датчиков (FC2, FC1, FC0), ориентированных вдоль главной оси прибора, примерно направленной на Солнце, управляющие (тормозящие) напряжения на электродах которых свипируют с периодом 6 сек. или 3 сек. и сдвинуты по фазе на 120o друг от друга;
  • на пятой снизу панели показано примерное напряжение запирания пучка ионов в датчике FC0 (в вольтах);
  • на шестой снизу панели показаны напряжения (в вольтах) трех источников запирающих напряжений (HV0, HV1, HV2).

Все величины токов датчиков FC0-FC5 представлены в единицах выходных напряжений (в вольтах) соответствующих усилителей постоянного тока.

О физическом смысле результатов первичной обработки можно сказать следующее:

Токи датчиков FC3, FC4, FC5 позволяют ориентировочно судить о величине потока ионов солнечного ветра. При значении максимального из этих токов около 0.3 В поток ионов примерно равен 1*108 см-2с-1, при значении тока до 0.5 В поток возрастает до 5*108 см-2с-1. Если же значение этого параметра достигает 1 В (или больше), то это означает экстремально большую величину потока около 2*109 см-2с-1 (что бывает довольно редко).

Изменчивость токов FC0-5 показывает размах соответствующих вариаций потока ионов с разрешением (по графику) около 1 мин. Величина напряжения запирания (пятая снизу панель) позволяет приближенно оценить переносную скорость потока ионов – значение этого напряжения около 1000 В (что типично для солнечного ветра) соответствует переносной скорости ветра около 440 км/с. Представленные здесь результаты первичной обработки данных прибора БМСВ послужат материалом для вторичной обработки, имеющей своей целью определение физических параметров солнечного ветра.

Из совокупности значений токов датчиков FC3, FC4, FC5 с помощью соответствующей программы будет вычисляться вектор потока (т.е. величина потока и два угла его падения – полярный и азимутальный).

Из пар значений FC0/HV0, или FC1/HV1, или FC2/HV2 будут вычисляться энергетические спектры потока, а из них будут по соответствующей методике определяться переносная скорость ветра, его плотность, ионная температура и (при определенных условиях) содержание в солнечном ветре двукратно ионизованных ионов гелия.

Результаты вторичной обработки будут помещаться в специальную директорию также на сайте ИКИ РАН.

Ссылка: графики экспресс-визуализации данных БМСВ

 

Руководитель работ по прибору БМСВ в ИКИ РАН
внс ИКИ РАН Г.Н. Застенкер