СТЭП-Ф (Космический прибор)

«СТЭП-Ф» — спутниковый телескоп электронов и протонов, предназначенный для Исследование динамики радиационных поясов Земли во время солнечной и магнитосферной активности, размещенный на космическом аппарате КОРОНАС-ФОТОН. Прибор был выведен на орбиту Земли в составе КА 30 января 2009 года и впервые включен 19 февраля 2009 года.

Разработчик

  • Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, Украина
  • Научный руководитель — А.В. Дудник

Научные задачи эксперимента

  • Исследование динамики энергетических спектров и питч-угловых распределений высокоэнергичных электронов и протонов радиационных поясов Земли во время магнитосферных бурь и суббурь, в результате воздействия высокоскоростных потоков солнечного ветра на магнитосферу Земли.
  • Исследование волновых процессов и динамики высокоэнергетических частиц в магнитосфере Земли.

Цели эксперимента

  • Определение высот преимущественного влияния электрической и магнитной компонент флуктуаций магнитного поля Земли на процесс радиальной диффузии частиц радиационных поясов.
  • Определение зависимости показателя степенного спектра в питч-угловых распределениях высыпающихся электронов от величин Dst, Kp и AU– индексов, характеризующих магнитуду магнитосферной бури на различных широтах.
  • Поиск корелляционных взаимосвязей между радиовсплесками на разных частотах, регистрируемых на уровне поверхности Земли на средних широтах, и солнечной, магнитосферной, и ионосферной активностью.
  • Исследование природы микровсплесков энергичных электронов под внешним радиационном поясом Земли.
  • Изучение взаимосвязи потоков захваченных и высыпающихся частиц магнитосферного происхождения с протонными вспышками на Солнце и солнечными космическими лучами.
  • Проверка гипотезы о генетической связи потоков высыпающихся энергичных электронов из радиационных поясов Земли и механизма генерации ВЧ радиовсплесков.

Основные характеристики и состав прибора

Прибор позволяет регистрировать потоки:

  • электронов в диапазоне энергий 0,4 — 14,3 МэВ,
  • протонов в диапазоне энергий 9,8 — 61,0 МэВ,
  • альфа-частиц в диапазоне энергий 37,0 — 246,0 МэВ.


Прибор состоит из блока детекторов СТЭП-ФД, устанавливаемого вне гермоотсека кос-мического аппарата, и блока обработки цифровой информации СТЭП-ФЭ. Блок детекторов содержит в себе два идентичных кремниевых позиционно-чувствительных матричных детектора, каждый размером 45?45 мм и толщиной 350 мкм, и два сцинтилляционных детектора на базе кристаллов CsI, просматриваемых фотодиодами большой площади. Поле зрения телескопа составляет 97?97°. Размер каждого из 36 квадратных элементов матрицы на полупро-водниковом детекторе составляет 7,3?7,3 мм, что позволяет получить среднее угловое разре-шение в общем поле зрения телескопа около 8°. Эффективные площади каждого из полупро-водниковых детекторов — 20см, сцинтилляционных кристаллических детекторов — 36 и 49 см. Геометрический фактор прибора составляет 20 см·стер. Масса прибора СТЭП-Ф составляет около 16 кг.

Прибор СТЭП-Ф в нормальном режиме работы после его включения работает не-прерывно в течение всего периода активного существования КА. Информация выдается в ССРНИ через каждые 30 секунд и содержит в себе данные о потоках электронов, протонов и альфа-частиц в 12 энергетических диапазонах по каждому сорту частиц в общем угле зрения прибора, равном 970 ? 970. Минимальное временное разрешение данных составляет 2 секунды с целью изучения тонкой структуры временной динамики потоков частиц с высокой плотностью во время прохождения КА через радиационные пояса и приполярные области.

Прибор определяет направление прихода каждого из 3-х сортов частиц, прошедших через как минимум 2 первых детектора. Эта информация поступает с временным разрешением 2 секунды, что позволяет, в частности определять границы проникновения солнечных космических лучей средних энергий в магнитосферу Земли в приполярных областях, а также определять динамику наполнения радиационных поясов электронами и протонами из межпланетного пространства.