Научная аппаратура для космического эксперимента «СолнцеТерагерц»: исследование температурного эффекта ячейки Голея

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.

1. Kinnison 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/AERO47225.2020.9172703

2. Russell 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/10.1117/12.2027657

3. Domingo V., Fleck B., Poland A.I. SOHO: The Solar and Heliospheric Observatory. Space Science Reviews, 72, 81–84 (1995). https://doi.org/10.1007/BF00768758

4. Joseph 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/10.1117/12.259724

5. Калинин 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/S0023420621010040

6. Kaufmann 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/10.1086/383186

7. Kaufmann 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/10.1038/313380a0

8. Kaufmann P. Submillimeter/IR solar bursts from high energy electrons. Proceedings AIP conference, 374, 379–392 (1996). https://doi.org/10.1063/1.50945

9. Kaufmann 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.2001.1008800

10. Kaufmann 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/10.1029/2002JA009729

11. Krucker 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/s00159-013-0058-3

12. Luthi 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/10.1051/0004-6361:20034624

13. Makhmutov 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.0000013047.26419.33

14. Махмутов 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/S106287381106030X

15. 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/hgxxgn

16. 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/wzamjn

17. 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.2023.09.56226.167-23