Az APEX ( Active Plasma Experiment ) egy nemzetközi projekt a Föld magnetoszférájának és ionoszférájának tanulmányozására , 1992-1999 között. A projekt az Interkosmos program keretében valósult meg, az 1989-1991 között az Interkosmos-24 műholdon végzett Active kísérlet folytatásaként és továbbfejlesztéseként . Az APEKS projekt fő tartalma a Földközeli plazma és a magnetoszféra-ionoszféra kölcsönhatásának tanulmányozása volt az Intercosmos - 25 űrszonda által beinjektált elektron- és ionsugarak hatására . A keletkező hatásokat maga a készülék és a Magion-3 alműhold rögzítette , amely szabályozott távolságban volt a fő műholdtól. A program fontos részét képezte a természeti és antropogén jelenségek passzív kutatása a magnetoszférában és az ionoszférában. Két, hasonló műszerkészlettel felszerelt űrhajón végzett mérések lehetővé tették a vizsgált jelenségek térben és időben előforduló eltéréseinek megkülönböztetését. Az APEKS projektben Oroszország , Ukrajna , Csehország , Lengyelország , Bulgária , Németország , Románia , Magyarország , USA , Franciaország , India [1] [2] tudományos szervezetei vettek részt .
Az atmoszférikus és a légkörön kívüli nukleáris kísérletek tekinthetők az első aktív űrkísérleteknek , amelyek során az ionoszférában fellépő hatások vizsgálatát is elvégezték. Ezután megkezdődtek a kísérletek geofizikai rakétákra és űrhajókra telepített töltött részecskegyorsítókkal . Később kísérleteket kezdtek végezni különböző tartományú elektromágneses hullámok kisugárzásával és a kritikus ionizáció tanulmányozásával.semleges gáz befecskendezésével. Mindezen kísérletekben hasonló hatások jelentkeznek a Föld-közeli plazmában : felmelegedése, elektromos mezők és áramok megjelenése , részecskegyorsulás, ELF-VLF és Alfven hullámok megjelenése. Több műholdas kísérletekben vizsgálják ezeknek a hatásoknak a térben való fejlődését és az egyik készülék által beinjektált és egy másik által rögzített töltött részecskék mozgását a geomágneses erővonalak mentén [3] .
Az űrben végzett aktív kísérletek másik fontos iránya az űrszonda által az űrplazmával való kölcsönhatás során felhalmozott elektromos töltések szabályozása, különösen a sugárzónákon való áthaladás során . Az ilyen töltések kialakulása jelentős hatással lehet az űrrepülőgép működésére, meghibásodást okozhat berendezéseinek működésében és a napelemek felgyorsult leépülését [4] . Az űrjárművek elektromos töltések hatásától való megóvása érdekében mind a passzív módszereket alkalmazzák, mint például az elektromos árnyékolás és az elektromos potenciál kiegyenlítése a jármű felületén, mind az aktív módszereket, amelyek az elektromos töltés kisülésén alapulnak. a jármű felülete elektron- vagy ionsugarak befecskendezésével [5] .
A projekt az Interkosmos-24 műholdon végzett Aktív kísérletben megkezdett földközeli űrkutatások folytatását irányozta elő . A projekt "Active-2" néven indult, és 1990-ben hivatalosan "APEX"-re (Active Plasma Experiment) nevezték át. A projekt célja a modulált elektron- és plazmasugarak, valamint az általuk generált elektromágneses hullámok Föld ionoszférájára és magnetoszférájára gyakorolt hatásának vizsgálata volt. A kísérletek során vizsgálták azokat az elektromos tereket és áramokat , amelyeken keresztül az ionoszféra és a magnetoszféra kölcsönhatása létrejön, valamint a töltött részecskék áramlását a Föld mágneses mezejének erővonalai mentén . Ezek a mezők és áramok, amelyek a mágneses viharok során megnövekednek, aurórákat és rádiózaj-kitöréseket generálnak, amelyek megnehezítik a rádiókommunikációt [1] . Az APEKS projekt keretében végzett kutatások 1992-1999 között zajlottak az Interkosmos-25 és a Magion-3 űrhajókon. Az elvégzett kísérletekben a keletkezett elektron- és ionnyalábok kölcsönhatását vizsgálták a Föld-közeli plazmában található természetes szerkezetekkel, mesterségesen indukáltak a természeteshez hasonló jelenségeket, mint például az aurórákat, szimuláltak a plazmában zajló fizikai folyamatokat, amelyek nem reprodukálhatók. laboratóriumi körülmények között. Műholdakra telepített műszerek segítségével az ionoszféra és a magnetoszféra jelenségeinek passzív vizsgálatát is elvégezték [6] [7] .
A kísérletek során a modulált elektronsugár és az általa keltett whistlerek által keltett hullámsugárzást vizsgálták a működő injektor közelében és a geomágneses egyenlítő tartományában. Az aurórákat és a rádiófrekvenciás emissziót szimulálták és kezdeményezték az aurális régióban [comm. 1] . Tanulmányozták az űrjárművek elektromos töltések felvételének és semlegesítésének folyamatait. Az ionoszférában lévő magnetohidrodinamikus és alacsony frekvenciájú hullámok modulált plazmasugárral történő gerjesztését, valamint a gerjesztett ionoszférikus plazmában nemlineáris szerkezetek keresését végeztem. Vizsgálták az elektromágneses hullámok összefüggéseit az ionoszférában és a magnetoszférában, valamint az energiaátalakítás folyamatait a „ napszél – magnetoszféra – ionoszféra ” rendszerben. A passzív megfigyelések programja magában foglalta az ionoszféra plazmaprofiljainak tanulmányozását különböző körülmények között, az ionoszféra feltérképezését, valamint a sarki csúcsok tanulmányozását [ comm. 2] , az optikai és rádiós emisszió tanulmányozása az aurális régióban [9] [10] [11] [12] .
Az Interkosmos-25 és a Magion-3 műholdat 1991. december 18-án a Cyclone-3 hordozórakéta indította el a Plesetsk kozmodrómból 3080 km - es apogeummal , 440 km - es perigeussal, 82,5° -os hajlásszögű elliptikus pályára . periódusos keringés 122 perc. Ez volt az egyetlen szovjet kutatóműholdak felbocsátása 1991-ben [13] . A Magion-3 alműholdat az Interkosmos-25 fő műholdra telepítették, és 10 nappal azután, hogy pályára állították, leválasztották róla. A "Magion-3" a repülés során orbitális manővereket hajtott végre, több száz méterről több száz kilométerre változtatta a fő műhold távolságát, és a repülés során előtte vagy mögötte volt [14] . A két, hasonló tudományos műszerkészlettel rendelkező készülék és a mérések egyidejű alkalmazása lehetővé tette a megfigyelt hatások térbeli és időbeli alakulásának megkülönböztetését [15] .
Az 1300 kg tömegű Interkosmos -25 műholdat ( AUOS-Z-AP-IK ) a Yuzhnoye Design Bureau - ban hozták létre az AUOS-Z platformon . A műhold a helyi függőlegeshez képest gravitációs orientációs és stabilizációs rendszerrel rendelkezett, a pálya mentén a tájolást és a stabilizálást lendkerékkel végezték . Az AUOS-3 platformba beépített egységes telemetriai rendszer mind magának a készüléknek, mind a rá telepített műszereknek a vezérlését, az összegyűjtött tudományos információk rögzítését és továbbítását biztosította [16] [1] .
A következő tudományos műszereket telepítették az Interkozmos-25 fedélzetére [17] :
A műhold rakománya magában foglalta a műszermódokat vezérlő STO-AP műszaki támogatási rendszert, adatgyűjtést és előfeldolgozást. A STO-AP nagyobb mennyiségben és jobb időbeli felbontású információszerzést tett lehetővé, mint az egységes műholdas telemetriai rendszer. A STO-AP adatok továbbítása főként valós idejű munkamenetek során történt, a rögzített adatok STO-AP rendszer általi lejátszása korlátozottan volt lehetséges, és szórványosan használták [1] [18] .
Az egységes telemetriai rendszer műholdvezérlését és adatvételét az IKI RAS -ban található tudományos és nemzetgazdasági célú űrhajók Repülésirányító Központjából [19] végezték . Az STO-AP tudományos műszerkarbantartó rendszer adatai az IZMIRAN ( Troitsk , Apatity ), IKI RAS ( Tarusa ), Panska Ves Obszervatórium fogadópontjaira kerültek továbbításra.és Neustrelitz . Ugyanakkor az egységes telemetriai rendszer állomásairól és az STO-AP adatfogadó állomásokról a műhold láthatósági zónái nem mindig fedték egymást, aminek következtében előfordulhat, hogy az egyesített telemetriai rendszeren keresztül vezérelt kísérletek adatai nem érhetők el a STO-AP. Ezenkívül kiderült, hogy a STO-AP információátviteli csatornát erősen befolyásolta a befecskendezett plazma, ami a továbbított adatok egy részének elvesztését okozta. Emiatt bizonyos pillanatokban lehetetlen volt tudományos berendezésekből teljes körű információhoz jutni, és kompromisszumot kellett keresni a különböző műszerek egyidejű működési módjai között [18] .
A „ Magion -3” (S2-AP) 52 kg tömegű mikroműholdat a Geofizikai Intézetben hozták létre Csehszlovák Tudományos Akadémia . A készüléket a Föld mágneses tere mentén irányították . A pályán történő manőverezéshez a Juzsnoje Tervezőirodában létrehozott, sűrített gázzal működő meghajtórendszert [20] használtak . A Magion-3 műhold repülésirányítását és a tudományos információk vételét a Panska Ves cseh obszervatórium végezte.[21] [22] .
A Magion-3 fedélzetén a következő tudományos műszereket telepítették [23] :
Az APEKS projekt során először vizsgálták a modulált töltött részecskenyalábok strukturálatlan sugárzó antennaként való alkalmazásának lehetőségét . Az elektronnyaláb fő modulációs frekvenciáján alacsony frekvenciájú sugárzást a fő űrhajótól több tíz kilométeres távolságban elhelyezkedő alműhold fedélzetén rögzítették. Kísérleteket végeztek a kritikus ionizáció tanulmányozásárasemleges gáz befecskendezése során a Föld-közeli plazmába [24] [25] . Kísérletileg tanulmányozták az elektronsugarak befecskendezésének lehetőségét egy műholdról 500–1000 km magasságban, kompenzálatlan űrhajótöltés és töltéskompenzáció esetén a xenon plazma kibocsátásával. A Magion-3 szubműholdon először végeztek teljes körű megfigyeléseket a főkészülék által beinjektált elektronsugarak Föld-közeli terében, az elektronkitörések több száz kiloelektronvoltos energiára történő felgyorsulását találták [26] .
Az APECS projekt műholdjain végzett passzív vizsgálatok során az ionoszféra lokális régióiból, a Horizon standdal [27] mesterségesen felfűtött, a magnetoszférába történő zavarok terjedését vizsgálták . Tanulmány készült a természetes ionoszféra jelenségeiről - az egyenlítői anomáliáról [comm. 3] , a fő ionoszférikus vályú [comm. 4] , plazmabuborékok[comm. 5] . Új típusú ionoszférikus vályúkat fedeztek fel középső és magas szélességi fokokon. Az űrkísérletek során először mutatták be a ballisztikus hullámok ionoszférikus hullámgáton való átjutásának lehetőségét .[comm. 6] , és kvalitatív elméletet javasolt erre a jelenségre. Új típusú nemlineáris elektromágneses struktúrákat fedeztek fel az ionoszférában. A földi-műholdas mérések során a műholdas rádiótomográfia módszereit dolgozták ki, és valós időben készítették el az ionoszféra rétegenkénti profiljait [6] [15] .