Энергия (космический аппарат)

Происхождение и распространение космических лучей является одной из фундаментальных проблем астрофизики. Кроме того, состав космических лучей и диапазон энергий составляющих их частиц необычайно широк и даёт возможность ставить с их помощью эксперименты в области физики высоких энергий без использования сложных и дорогих ускорителей частиц. Поскольку атмосфера Земли поглощает значительную часть попадающих в неё из космоса частиц и препятствует их изучению, необходим вынос таких экспериментов в космос. Первые опыты по исследованию частиц высокой энергии в потоке первичного космического излучения были начаты на автоматических станциях серии «Протон». Для более детального исследования энергетических спектров и состава частиц космических лучей и продуктов их взаимодействия с веществом возникла необходимость использовать для их регистрации ядерные фотоэмульсии, которые должны были возвращаться на Землю для дальнейшей обработки и изучения[1]. Для подобных исследований в ЦСКБ «Прогресс» был разработан специальный тип космического аппарата, получивший обозначение «13КС „Энергия“». Задачами аппарата «Энергия» было изучение частиц первичного космического излучения с энергией более 10¹² эВ, их состава, энергетического спектра и взаимодействия с ядрами фотоэмульсии[2][3].

Космический аппарат «Энергия» был построен на базе космического фоторазведчика «Зенит», созданного, в свою очередь, на основе космического корабля «Восток»[4]. Конструкция спутника включала спускаемый аппарат с научной аппаратурой и приборный отсек, в котором размещались служебные системы. Для схода с орбиты использовалась твёрдотопливная ТДУ. Активная система терморегуляции поддерживала температурный режим аппарата с помощью управляемых жалюзи на приборном отсеке. Управление полётом спутника и научными приборами обеспечивалось командно-телеметрической радиолинией. Электропитание осуществлялось от химических источников тока, обеспечивавших достаточное для выполнения программы время работы. Срок активного существования аппарата на околоземной орбите составлял 6-8 суток, что было достаточно для выполнения проводившихся на нём экспериментов[5][2].

В возвращаемой капсуле аппарата размещался созданный учёными ПНР, СССР и ЧССР прибор массой 1200 кг для регистрации частиц. В его состав входила стопка из сотен слоёв ядерной фотоэмульсии общим объёмом около 45 литров, служившая мишенью, с которой происходило взаимодействие частиц, и одновременно регистратором частиц и событий взаимодействия. Под этой стопкой располагались дополнительные фотоэмульсионные слои для регистрации электронно-фотонных ливней, возникавших в стопке при взаимодействии высокоэнергичных частиц. Попадание в стопку первичных частиц и выход из неё электронно-фотонных ливней контролировалcя двумя искровыми камерами, положение возникающих в них треков частиц фиксировалось с точностью до 1 мм посредством фотосъемки. Перед стопкой был установлен сцинтилляционный счетчик, который ограничивал угол поступления частиц в эмульсионный блок и производил их селекцию по величине заряда, сцинтилляционный счетчик, установленный после стопки, позволял отличать возникшие в результате взаимодействия в стопке ливни от первичных частиц, прошедших через стопку без взаимодействия. Ниже располагался ионизационный калориметр из 15 слоёв свинца толщиной 15 мм каждый, с расположенными между слоями сцинтилляторами и детектирующими слоями ядерной фотоэмульсии и рентгеновской фотоплёнки. По сигналам от сцинтилляционных счетчиков определялось попадание частицы заданного диапазона энергий, фотографировались треки в искровых камерах и осуществлялась протяжка рентгеновской плёнки[1].

Из-за ограничений по экспозиции ядерной эмульсии аппараты типа «Энергия» запускались на низкую околоземную орбиту, ниже радиационных поясов Земли, чтобы уменьшить количество высокоэнергичных частиц, проходящих через эмульсионный блок[6][7]. По этой же причине время выполнения эксперимента было ограничено четырьмя сутками. Полёт спутников «Энергия» происходил в ориентированном относительно земной вертикали режиме, в течение всего полёта осуществлялся телеметрический контроль режимов работы аппаратуры и темпов регистрации частиц. После возвращения спускаемого аппарата на Землю производилась проявка экспонированных материалов и обработка полученных результатов[1].

Первый спутник типа 13КС «Энергия» был запущен по программе международного космического сотрудничества «Интеркосмос» и получил название «Интеркосмос-6». Кроме аппаратуры для исследования космических лучей на его спускаемом аппарате были установлены 8 контейнеров с ловушками метеорных частиц[3]. Запуск «Интеркосмоса-6» был произведён 7 апреля 1972 года с космодрома «Байконур» ракетой-носителем «Восход» (11А57). Спутник был выведен на орбиту с апогеем 256 км, перигеем 203 км и наклонением 51,8°[8]. Второй спутник этого типа, получивший название «Космос-1026», был запущен с космодрома «Байконур» носителем «Союз-У» (11А511У) 2 июля 1978 года на орбиту с апогеем 261 км, перигеем 209 км и наклонением 51,8°[9].

Изучение полученных с помощью спутников «Энергия» результатов взаимодействия ядер первичных космических лучей высоких энергий с атомными ядрами фотоэмульсии подтвердило высокую эффективность выбранных методов обнаружения и селекции высокоэнергичных частиц[1]. Для продолжения исследований выскоэнергичных космических частиц в ЦСКБ «Прогресс» были созданы аппараты 36КС «Эфир»[10], которые находились на орбите до 30 суток и несли блок научной аппаратуры массой 2450 кг, состоящий из детекторов заряда, детектора энергии и блоков электроники. Научная информация со спутников «Эфир» передавалась на Землю по каналу телеметрии. В дальнейшем исследования высокоэнергичных частиц космических лучей были продолжены в международном эксперименте «Памела» на спутнике «Ресурс-ДК1»[2].

• Energia satellite (англ.). Encyclopedia Astronautica by Mark Wade. Дата обращения: 14 сентября 2021.