Спектрофотометрический комплекс для исследования свечений верхней атмосферы с борта международной космической станции

Гидроксильное свечение применяется для измерения температуры и концентрации малых составляющих мезосферы и для исследования природы внутренних гравитационных волн. Вариации этих эмиссий могут использоваться для задач прогнозирования землетрясений и предупреждения о чрезвычайных ситуациях, связанных с некоторыми типами природных и техногенных катастроф. Несмотря на большую практическую значимость и почти 50-летнюю историю его исследований кинетический механизм свечения остается количественно невыясненным, что серьезно ограничивает область применения гидроксильного (ОН) свечения для практических целей.
Целью космического эксперимента является выявление статистически значимых закономерностей изменчивости излучения в линиях колебательно-вращательных полос гидроксила в области длин волн 830-1040 нм на высотах 80-93 км и излучения зеленой линии (557,7 нм) атомарного кислорода (О) на высотах 88-105 км и их связи со структурными параметрами атмосферы.
Разрабатываемый для решения поставленных задач спектрофотометрический комплекс (СФК) состоит из блока оптических датчиков и блока электроники.
Блок оптических датчиков предназначен для выделения и регистрации свечений и состоит из: модуля спектрального изображения (МСИ) с матричным фотоприемным устройством (регистрация спектрального и пространственного распределений свечения ОН) и модуля регистрации свечения (МРС) на основе линейного приемника (для линии О).
Технические характеристики МСИ для регистрации гидроксильных свечений:
- рабочий спектральный диапазон 830-1040 нм;
- спектральное разрешение не хуже 0,5 нм;
- пространственное разрешение по высоте не хуже 1,0 км;
- число элементов матрицы по направлению формирования спектра 1024;
- число элементов матрицы по направлению формирования изображения 128;
- угол поля зрения по вертикали 3 град.
Технические характеристики МРС для линии атомарного кислорода:
- рабочая длина волны 557,7 нм;
- полуширина спектрального фильтра 0,5 нм;
- пространственное разрешение по высоте не хуже 1,0 км;
- число элементов линейки 128;
- угол поля зрения по вертикали 3 град.
Блок электроники предназначен для управления работой СФК, сбора, предварительной обработки, сжатия и хранения на сменных жестких дисках служебной и научной информации, а также выдачи в информационно-управляющую систему международной космической станции цифровых массивов информации.
В докладе приводятся расчеты параметров и описания разработанных прибора, контрольно-поверочной аппаратуры, лабораторного имитатора свечений верхней атмосферы. В настоящее время изготовлен экспериментальный образец СФК, проведены его лабораторные испытания и метрологическая аттестация.