Создан проект станции ЦКП «СКИФ», необходимой для прогнозирования земной и космической погоды

2026-02-06 11:23

Ученые Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»)в сотрудничестве с другими российскими научными организациями разработали эскизный проект станции второй очереди «Спектроскопия и метрология мягкого рентгеновского диапазона».Станция предназначена для исследований в мягком рентгеновском диапазоне, что даст возможность проводить измерение легких химических элементов (от лития до титана в Периодической системе Д.И. Менделеева). Более того, новая станция позволит определять наличие и концентрацию как легких, так и более тяжелых элементов в рамках одного эксперимента.

«На сегодняшний день единственной в России экспериментальной станцией, работающей в вакуумном ультрафиолете и мягком рентгеновском диапазоне, является станция «Космос». На ней используется излучение из накопителя ВЭПП-4, работающего в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН). За время ее существования проведено множество экспериментов по калибровке космической аппаратуры, исследованию методов очистки сточных вод, разработке новых функциональных материалов. Оборудование этой станции будет модернизировано, дополнено новыми элементами и перенесено на новый источник синхротронного излучения СКИФ», - рассказывает заведующий научно-технологическим отделом ЦКП «СКИФ», координатор станции «Спектроскопия и метрология мягкого рентгеновского диапазона» к.ф.-м.н. Антон Николенко.

После модернизации и запуска станции на СКИФ возможности для проведения синхротронных исследований существенно вырастут. Новый источник обеспечит приблизительно в 100 раз больший поток фотонов, чем ВЭПП-4, что значительно повысит точность измерений и позволит проводить ранее недоступные эксперименты. Время, выделенное пользователям для проведения экспериментов на пучке СИ, по сравнению со станцией «Космос» увеличится примерно в 10 раз. Кроме того, использование имеющейся базы оборудования позволит полностью изготовить и запустить станцию в течение двух лет и почти втрое удешевить ее создание по сравнению с реализацией «с нуля».

Одно из направлений исследований на станции – это метрология. Тщательная и надежная калибровка оптических элементов и детекторов для аппаратов космического базирования является обязательным требованием при их предполетной подготовке.

Такое оборудование необходимо, например, для наблюдения активности Солнца, ведь оно позволяет получить данные для анализа и прогноза «космической погоды», которая оказывает сильное влияние на многие аспекты человеческой деятельности. Однако излучение важнейших спектральных линий не проходит сквозь земную атмосферу, а значит необходимо выносить измерительную аппаратуру (спектрометры, телескопы, радиометры, коронографы и другое оборудование) на космические аппараты.

В частности, на станции «Космос» в ИЯФ СО РАН была откалибрована в мягком рентгеновском и вакуумном ультрафиолетовом (ВУФ) диапазонах аппаратура солнечного патруля – разработанной в России системы постоянного контроля вариаций потока излучения Солнца. Калибровку в вакуумном ультрафиолете на станции «Космос» проходила и сеть гидрометеорологических спутников Электро-Л и часть оборудования астрофизической обсерватории «Спектр-УФ» – космического телескопа, который планируется запустить в 2031 году. Он будет выступать преемником телескопа «Хаббл», который сейчас находится на орбите.

Также на станции «Спектроскопия и метрология мягкого рентгеновского диапазона» будет проводиться тестирование оптических элементов для производства наноэлектроники, детекторов, предназначенных для наблюдения за лазерной плазмой в экспериментах по управляемому термоядерному синтезу, их радиационной стойкости и последствий их повреждения.

Кроме того, эксперименты на станции позволят исследовать новые низкоразмерные функциональные материалы, в частности наноматериалы, катализаторы, новые гибридные материалы для литий-ионных аккумуляторов, соединения, обладающие магнитными, люминесцентными, термоэлектрическими свойствами, углеродные наноматериалы и биологические ткани.

Еще одно важное научное направление станции – исследование свойств пламени и механики горения. Горение – это сложный физико-химический процесс, в котором участвует большое количество различных соединений, в том числе короткоживущие радикалы. Например, в процессе сгорания биотоплива возникает масса органических соединений, в том числе токсичных. Изучение кинетики образования этих соединений дает возможность процесс сжигания биотоплива более безопасным для окружающей среды.

На сегодняшний день оборудование семи станций первой очереди ЦКП «СКИФ» готово на 100%, ведется его монтаж в экспериментальном зале здания основного накопителя и отдельно стоящих помещениях. Разрабатываются эскизные проекты станций второй очереди.

Подробнее с научными задачами станций первой и второй очереди можно ознакомиться в научной программе ЦКП "СКИФ".