Неэквидистантные ряды наземных и спутниковых измерений на фоне шумовых процессов (1104118), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Расстоянияот её центра масс до оси вращения весов составляли величины L1=18.5920 см,L2=20.5895 см, L3=24.5871 см, L4=46.5914 см. На концах коромысла массойm2=1.6575 г, длина плеч которого имела величину L6=11.55 см, крепилисьлатунные грузы массой m1=0.942 г. Их центры были удалёны от осивращения на расстояния L5=11.8514 см. Периоды колебаний весов имели наразных позициях величины 2001.269, 2033.531, 2055.386, 2068,442 с. Прианализе массива 860326.dat в виде функции A=f(T), где A амплитуда скрытыхпериодичностей, имеющих длительность T, особый интерес представляетгруппа близких по величине периодичностей, средняя величина которых1.133 ч отражает усредненное время измерений на четырёх позициях.
Ихамплитуда в единицах 1015 Н·м2/кг2 при использовании толькокруглосуточных измерений составляет величину порядка 28. При анализевсех имеющихся данных амплитуда периодичностей снизилась до 15, но ихдлительность не изменилась. При учёте всех имеющихся данных чётковыделяется суточная периодичность, а её амплитуда в тех же единицахдостигает 11 (рис.6). Она разделёна на два горба более длиннымипериодичностями T. На фоне фликкерного шума с коэффициентом =0.47наблюдаются периодичности большой длительности.15210 A (T ), Нм /кг2126Т,сут00,950,97511,0251,05Рис.6.
Суточная периодичность Т по всем данным массива 86032615Выявленные в четырёх массивах периодичности T связаны с рядомдестабилизирующих факторов: воздействием микросейсм на точку подвесавесов, неравновесными потоками разреженного газа, вариациямитемпературы и её градиентов.
Два первых фактора приводят к дрейфуположения равновесия весов и периода колебаний. Разделить их влияниетрудно. Дрейф периода колебаний может быть обусловлен любым из них.Высокий вакуум значительно ослабляет влияние неравновесных потоков, ноон в процессе работы установки постепенно ухудшается. Техническиемикросейсмы более сильно влияют на крутильные весы в дневное время иприводят к росту дисперсии. Ночью их влияние существенно ослабевает.
Чемменьше амплитуда скрытых периодичностей, тем выше качество измерений.Трудно сохранить в течение длительного времени взаимное положениевзаимодействующих тел. Вариации температуры и её градиентов ведут как кизменению вклада неравновесных потоков в жёсткость крутильной системы,так и положения притягивающей массы. Изменяются линейные размерывесов и плиты, на которой укреплено устройство для фиксации массы.Разность температур на верхней и нижней поверхности плиты вследствие еёконечной теплопроводности приводит к деформации на изгиб. Такой эффектхарактерен для биметаллических пластин. При такой деформации центрпритягивающего шара смещается на существенную величину из-за наличиярасстояния от плиты до центра шара. С течением длительного временивследствие слабых ударов притягивающей массы на посадочные отверстия вмомент её фиксации деформируется их контур, изменяется реальноеположение притягивающей массы. Максимально деформируются крайниеотверстия, на которые притягивающая масса приходит всегда с однойстороны.
Смещение начального положения притягивающей массы наближней к весам позиции за длительное время может достигнуть 20 мкм.Флуктуации положения притягивающих масс приводят как к суточнымвариациям G, так и более долгопериодным.Автоматизация измерений позволила в значительной мере ослабитьвлияние микросейсм на результаты изменений. Высокий вакуум, надёжноедемпфирование маятниковых степеней свободы привело к значительномуповышению качества измерений. Однако наличие длительных по временинеэквидистантных рядов не обеспечило значительное повышениенадёжности полученного результата. Использование пассивных и активныхтермостатов не приводило к значительному улучшению ситуации.
Поэтомудолгое время считалось, что основным дестабилизирующим фактором,скорее всего, являются микросейсмы. В результате многоплановыхисследований, дополненных анализом полученных рядов, удалось выяснить,что основным дестабилизирующим фактором всё же являютсятемпературные флуктуации. Выявление истинной картины создаётпредпосылки для улучшения результатов новых исследований.16В четвёртой главе приводится анализ данных служебной бортовойтелеметрии космического аппарата "Университетский" за весь срок егоактивного существования. Научная аппаратура с названием "Татьяна" быларазработана и изготовлена НИИЯФ МГУ.
Спутник относится к классумикроспутников, его масса 31.6 кг. Масса научной аппаратуры составила7.5 кг. Она содержала блоки, регистрирующие потоки заряженных частиц.Приёмный пункт МГУ имени Ломоносова вёл непрерывный приёмнаучной и служебной телеметрии с борта КА, начиная с момента его выводана орбиту. Помимо научной телеметрии, которая поступала с контрольнодозиметрического модуля "Татьяна", проводился регулярный приёмслужебной телеметрии бортовых систем КА.
В составе служебной бортовойтелеметрии наземный комплекс принимал информацию о напряжении и токесолнечной батареи, суммарном токе и напряжения бортовых систем, токахпотребления каждого из блоков, температурах блоков, составляющихполезную нагрузку космического аппарата.Научная телеметрия со спутника поступала на пункты приёма,расположенные в НИИЯФ МГУ и в НИЛАКТ РОСТО (г. Калуга). Послеобработки, включающей в себя очистку данных от сбоев, данные (какпервичные, так и обработанные) передавались на ftp-сервер.
На сервересоздана система каталогов, облегчающая поиск данных. По отдельностихранятся файлы с первичной информацией, полученные каждым приёмнымпунктом. Это позволяет восстанавливать информацию с минимальнымипотерями, используя независимо полученные данные телеметрии. Семьканалов, дающих наиболее достоверную и значимую для научныхисследований и учебного процесса информацию о радиационных процессах вкосмическом пространстве, хранятся в реляционной базе данных.Микроспутник функционировал два года.
В процессе эксплуатации КАвыявлены особенности его поведения на орбите и отработана технологияуправления полётом. Система электропитания и связанная с ней систематермостабилизации КА показали высокую надёжность и стабильность вработе. В то же время оказалось, что экспериментальная солнечная батареяиз аморфного кремния обладает существенным нескомпенсированныммагнитным моментом, что внесло некоторые искажения в работумагнитометров и дестабилизировало систему ориентации и стабилизацииКА. Тем не менее, алгоритм блока управления системы ориентации истабилизации (БУСОС) позволил стабилизировать микроспутник попоказаниям солнечных датчиков.Система электропитания СЭП предназначалась для обеспеченияэлектроэнергией бортовой аппаратуры (БА). Она состояла из солнечнойбатареи (СБ) и аккумуляторной (АБ). Батарея СБ являлась основнымисточником энергии, представлявшим собой генератор тока для работы всоставе СЭП микроспутника.
Она состояла из трёх неподвижнозакреплённых на боковых поверхностях микроспутника панелей и блока СБ,состоящего из двух панелей. Одна из панелей блока СБ снабженамеханизмом её поворота относительно неподвижной, закреплённой набоковой17поверхности микроспутника.
В батареях использовались фотоэлектрическиепреобразователи на основе кристаллического и аморфного кремния, а такжеарсенида галлия. Батарея АБ являлась буферным источником,аккумулирующим электрическую энергию от СБ. Аккумуляторная батареявыполнена в виде двух полублоков.Научная программа проекта была направлена на изучение процессов иявлений, происходящих в магнитосфере Земли. Аппаратура на бортумикроспутника предназначалась для изучения влияния солнечной игеомагнитной активности на радиационную обстановку в магнитосфереЗемли. Спутник "Университетский" был запущен на круговую орбиту свысотой порядка 1000 км и наклонением 83o.
При движении по такой орбитеспутник регулярно пересекает в северном и южном полушариях основныеструктурные образования магнитосферы Земли. Тип частиц, их потоки иэнергии в этих областях существенно различны и испытывают значительныевариации в зависимости от уровня гелиогеофизической активности. Это даловозможность проводить фундаментальные и прикладные исследованияглобальных явлений, охватывающих всю магнитосферу. К таким явлениямотносятся магнитные бури, которые являются откликом магнитосферы навзрывные процессы, происходящие на поверхности Солнца. Они являютсяглавным объектом исследований при прогнозировании состоянияоколоземной космической среды. Программа исследований включалаизмерения потоков космических частиц высокой энергии, ультрафиолетовогофонового излучения ночной атмосферы, свечение атмосферы при полярныхсияниях, а также радиационной стойкости бортовой электроники.
Составдетектороввключалтриполупроводниковыхдетектора,двасцинтилляционных, два газоразрядных, один электростатический анализатор.Этот комплекс детекторов обеспечил регистрацию электронов и протонов сэнергиями от десятков кэВ до сотен МэВ. В ходе экспериментов выяснилось,что некоторые детекторы имели недостаточную пассивную защиту.
Поэтомуна отдельных участках орбиты электронные каналы считали дополнительнопотоки протонов, а протонные каналы электронов. Показания некоторыхканалов детекторов на таких участках требовали дополнительного анализа.Кроме детектора заряженных частиц на борту спутника был установлендетектор ультрафиолетового излучения (ДУФ), который предназначен дляизучения оптических вспышек, измерения фона свечения атмосферы вультрафиолетовом диапазоне длин волн 300400 нм и фонового излучения,вызываемого заряженными частицами в оптических элементах детектора.Прикладная часть проводимых на спутнике исследований была связанас изучением явлений типа одиночных сбоев, возникающих в электронныхмикросхемах под действием заряженных частиц, присутствую-18щих как в составе радиационных поясов, так и космических лучейгалактического и солнечного происхождения.Образовательная программа проекта призвана способствоватьпопуляризации знаний о космосе.
Срок службы космического аппарата наорбите определяется деградационными процессами в его бортовыхустройствах и системах. Наземный комплекс принимал информацию онапряжении солнечной батареи UСБ, температуре ТРП435 радиопередатчикаРП435. Суточные колебания UСБ показаны на рис.7. Спектральный анализ UСБи ТРП435 выделил в данных бортовой аппаратуры характерные периодичности.Чётко выделяется периодичность длительностью 103.83 мин (рис.8),обусловленная периодом обращения спутника вокруг Земли. Интереспредставляет периодичность температуры длительностью 102 сут. Большаяамплитуда данной периодичности обусловлена огромной разностьютемператур на освещенной и теневой поверхностях спутника.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
