izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2024-3-20-25izmertech-2106Research ArticleТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯTHERMOPHYSIC MEASUREMENTSНаучная аппаратура для космического эксперимента «СолнцеТерагерц»: исследование температурного эффекта ячейки ГолеяScientific equipment for the “Sun-Terahertz” space experiment: study of the temperature effect of the Golay cellhttps://orcid.org/0000-0003-4302-0020ФилипповМ. В.PhilippovM. V.

Максим Валентинович  Филиппов, Лаборатория физики Солнца и космических лучей, научный сотрудник

Москва 

Maxim V. Philippov 

Moscow 

mfilippov@frtk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2242-1055МахмутовВ. С.MakhmutovV. S.

Владимир Салимгереевич Махмутов 

Москва 

Vladimir S. Makhmutov 

Moscow 

mahmutovvs@lebedev.ruРазумейкоМ. В.RazumeykoM. V.

Михаил Викторович Разумейко

Москва

Mikhail V. Razumeyko 

Moscow 

razumeykomv@lebedev.ruФизический институт им. П. Н. Лебедева РАНРоссияP. N. Lebedev Physical Institute of RASRussian Federation202414052024032025Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20242024ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/2106

Кратко описан космический эксперимент «Солнце-Терагерц», проведение которого планируется в 2024–2025 гг. на борту российского сегмента Международной космической станции. Цели указанного эксперимента – изучение Солнца в ранее неисследованном терагерцевом диапазоне, получение данных о терагерцевом излучении Солнца, а также изучение солнечных активных областей и солнечных вспышек. Рассмотрена разрабатываемая для эксперимента «Солнце-Терагерц» научная аппаратура, состоящая из восьми детектирующих каналов, которые чувствительны к излучению различной частоты в диапазоне 0,4–12,0 ТГц. Каждый канал содержит оптический телескоп, систему последовательных фильтров, оптический прерыватель и приёмник излучения с оптоакустическим преобразователем – ячейкой Голея. Исследовано изменение чувствительности ячеек Голея при изменении их собственной температуры (температурный эффект). С помощью вспомогательной аппаратуры – тестового стенда на базе одноканального макета и имитатора чёрного тела – определён линейный участок температурной зависимости ячеек Голея. Разработана методика компенсации температурного эффекта ячеек Голея и приведены результаты апробации методики на тестовом стенде. Предложенная методика будет полезна при разработке научной аппаратуры на базе ячеек Голея, эксплуатация которой предполагается в условиях перепадов температуры окружающего пространства.

The future space experiment «Sun-Terahertz» is aimed at studying the Sun in the unexplored terahertz range, obtaining new data on the terahertz radiation of the Sun, solar active regions and solar flares. The scientific equipment being developed is a set of eight detectors sensitive to radiation of various frequencies in the range 0.4–12.0 THz. The Golay cell optoacoustic receiver was used as a sensitive element of the detectors. This paper examines the problem of changing the sensitivity of receivers of this type when their own temperature changes (temperature effect). Using a test bench based on a single-channel model of scientific equipment and a black body simulator, the linear section of the temperature dependence of the receiver was determined. A method for compensating the temperature effect of optoacoustic converters Golay cell has been developed and the results of its testing on a test bench are presented. This technique will be useful in the development of scientific equipment based on Golay cells, the operation of which is expected under conditions of temperature changes in the surrounding space.

Солнцесолнечные вспышкитерагерцевое излучениеоптическая систематемпературный эффектЯчейка ГолеяSunsolar flaresterahertz radiationoptical systemtemperature effectGolay cellReferencesKinnison J., Vaughan R., Hill P., Raouafi N., Guo Y., Pinkine N. Parker Solar Probe: A Mission to Touch the Sun. IEEE Aerospace Conference, 1–14 (2020). https://doi.org/10.1109/AERO47225.2020.9172703Kinnison J., Vaughan R., Hill P., Raouafi N., Guo Y., Pinkine N. Parker Solar Probe: A Mission to Touch the Sun. IEEE Aerospace Conference, 1–14 (2020). https://doi.org/10.1109/AERO47225.2020.9172703Russell A. Howard, Angelos Vourlidas, Clarence M. Korendyke, et al. The solar and heliospheric imager (SoloHI) instrument for the solar orbiter mission. Solar Physics and Space Weather Instrumentation, 88620H (2013). https://doi.org/10.1117/12.2027657Russell A. Howard, Angelos Vourlidas, Clarence M. Korendyke, et al. The solar and heliospheric imager (SoloHI) instrument for the solar orbiter mission. Solar Physics and Space Weather Instrumentation, 88620H (2013). https://doi.org/10.1117/12.2027657Domingo V., Fleck B., Poland A.I. SOHO: The Solar and Heliospheric Observatory. Space Science Reviews, 72, 81–84 (1995). https://doi.org/10.1007/BF00768758Domingo V., Fleck B., Poland A.I. SOHO: The Solar and Heliospheric Observatory. Space Science Reviews, 72, 81–84 (1995). https://doi.org/10.1007/BF00768758Joseph M. Davila, David M. Rust, Victor J. Pizzo, Paulett C. Liewer. Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO). Proceedings SPIE’s 1996 International Symposium on Optical Science, Engineering, and Instrumentation, 2804, Missions to the Sun (1996). https://doi.org/10.1117/12.259724Joseph M. Davila, David M. Rust, Victor J. Pizzo, Paulett C. Liewer. Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO). Proceedings SPIE’s 1996 International Symposium on Optical Science, Engineering, and Instrumentation, 2804, Missions to the Sun (1996). https://doi.org/10.1117/12.259724Калинин Е. В., Филиппов М. В., Махмутов В. С. и др. Исследование температурного эффекта резонансных оптических прерывателей в космической научной аппаратуре. Космические исследования, (1), 3–8 (2021). https://doi.org/10.31857/S0023420621010040Kalinin E. V., Philippov M. V., Makhmutov V. S., et al. A study of the characteristics of a terahertz radiation detector for the Solntse-Terahertz scientific apparatus. Cosmic Research, 59(1), 1–5 (2021). https://doi.org/10.1134/S0010952521010032Kaufmann P., Raullin J.-P., de Castro C. G. G., et al. A New Solar Burst Spectral Component Emitting Only in the Terahertz Range. Astrophysical Journal, 603, L121–L124 (2004). https://doi.org/10.1086/383186Kaufmann P., Raullin J.-P., de Castro C. G. G., et al. A New Solar Burst Spectral Component Emitting Only in the Terahertz Range. Astrophysical Journal, 603, L121–L124 (2004). https://doi.org/10.1086/383186Kaufmann P., Correia E., Costa J. E. R., et al. Solar burst with millimetre-wave emission at high frequency only. Nature, 313, 380–382 (1985). https://doi.org/10.1038/313380a0Kaufmann P., Correia E., Costa J. E. R., et al. Solar burst with millimetre-wave emission at high frequency only. Nature, 313, 380–382 (1985). https://doi.org/10.1038/313380a0Kaufmann P. Submillimeter/IR solar bursts from high energy electrons. Proceedings AIP conference, 374, 379–392 (1996). https://doi.org/10.1063/1.50945Kaufmann P. Submillimeter/IR solar bursts from high energy electrons. Proceedings AIP conference, 374, 379–392 (1996). https://doi.org/10.1063/1.50945Kaufmann P., Costa J. E. R., de Castro C. G. G., et al. The new submillimeter-wave solar telescope. Proceedings of the 2001 SBMO/IEEE MTT-S International Microwave and Optoelectronics Conference, 439–442 (2001). https://doi.org/10.1109/SBMOMO.2001.1008800Kaufmann P., Costa J. E. R., de Castro C. G. G., et al. The new submillimeter-wave solar telescope. Proceedings of the 2001 SBMO/IEEE MTT-S International Microwave and Optoelectronics Conference, 439–442 (2001). https://doi.org/10.1109/SBMOMO.2001.1008800Kaufmann P., de Castro C. G. G., Makhmutov V. S., et al. Launch of solar coronal mass ejections and submillimeter pulse bursts. Journal of Geophysical Research, 108(A7), 1280 (2003). https://doi.org/10.1029/2002JA009729Kaufmann P., de Castro C. G. G., Makhmutov V. S., et al. Launch of solar coronal mass ejections and submillimeter pulse bursts. Journal of Geophysical Research, 108(A7), 1280 (2003). https://doi.org/10.1029/2002JA009729Krucker S., de Castro C. G. G., Hudson H. S., et al. Solar flares at submillimeter wavelengths, Astron Astrophys Review, 21, 58 (2013). https://doi.org/10.1007/s00159-013-0058-3Krucker S., de Castro C. G. G., Hudson H. S., et al. Solar flares at submillimeter wavelengths, Astron Astrophys Review, 21, 58 (2013). https://doi.org/10.1007/s00159-013-0058-3Luthi T., Magun A., Miller M. First observation of a solar X-class flare in the submillimeter range with KOSMA. Astronomy and Astrophysics, 415, 1123–1132 (2004). https://doi.org/10.1051/0004-6361:20034624Luthi T., Magun A., Miller M. First observation of a solar X-class flare in the submillimeter range with KOSMA. Astronomy and Astrophysics, 415, 1123–1132 (2004). https://doi.org/10.1051/0004-6361:20034624Makhmutov V. S., Raulin J. P., de Castro C. G. G., Kaufmann P., Correia E. Wavelet Decomposition of Submillimeter Solar Radio Bursts. Solar Physics, 218, 211–220 (2003). https://doi.org/10.1023/B:SOLA.0000013047.26419.33Makhmutov V. S., Raulin J. P., de Castro C. G. G., Kaufmann P., Correia E. Wavelet Decomposition of Submillimeter Solar Radio Bursts. Solar Physics, 218, 211–220 (2003). https://doi.org/10.1023/B:SOLA.0000013047.26419.33Махмутов В. С., Курт В. Г., Юшков Б. Ю. и др. Спектральные особенности высокоэнергичного рентгеновского, гамма-излучения и субмиллиметрового радиоизлучения в импульсной фазе солнечной вспышки. Известия Российской академии наук. Серия физическая, 75(6), 796–799 (2011). https://doi.org/10.3103/S106287381106030XMakhmutov V. S., Kurt V. G., Yushkov B. Yu., et al. Spectral peculiarities of high energy X-ray radiation, gamma radiation, and Submillimeter radio emission in the impulsive phase of a solar flare. Bulletin of the Russian Academy of Science: Physics, 75(6), 747–750 (2011). https://doi.org/10.3103/S106287381106030X ]Квашнин А. А., Логачев В. И., Филиппов М. В. и др. Оптическая система прибора для измерения солнечного терагерцового излучения. Космическая техника и технологии, (4(35)), 22–30 (2021). https://www.elibrary.ru/hgxxgnKvashnin A. A., Logachev V. I, Philippov M. V., et al. Optical system design of the detector for solar terahertz emission measurements. Space engineering and technology, (4(35)), 22–30 (2021). https://www.elibrary.ru/hgxxgn (In Russ.)Филиппов М. В., Махмутов В. С., Максумов О. С. и др. Исследование температурного эффекта резонансных оптических прерывателей в космической научной аппаратуре. Космическая техника и технологии, (1(40)), 30–40 (2023). https://www.elibrary.ru/wzamjnPhilippov M. V., Makhmutov V. S., Maksumov O. S., et al. A study of thermal effect of resonant optical shutters in space scientific equipment. Space engineering and technology, (1(40)), 30–40 (2023). https://www.elibrary.ru/wzamjn (In Russ.)Филиппов М. В., Махмутов В. С., Логачев В. И., Разумейко М. В. Расчёт чувствительности детекторов для космического эксперимента «Солнце-Терагерц». Журнал технической физики, 93(9), 1377–1382 (2023). https://doi.org/10.21883/JTF.2023.09.56226.167-23Philippov M. V., Makhmutov V. S., Logachev V. I., Razumeyko M. V. Preliminary calculation of sensitivity of detectors for the future space experiment “Sun-Terahertz”. Technical Physics, 68(9), 1281 (2023) https://doi.org/10.21883/JTF.2023.09.56226.167-23

The authors declare that there are no conflicts of interest present.