Kosmiczny eksperyment "Cień"

Specjaliści techniki kosmicznej wiążą perspektywy dalszego badania i wykorzystywania przestrzeni kosmicznej z zastosowaniem silników plazmowych. Od zwykłych silników na paliwo ciekłe różnią się tym, że wytwarzane przez nie strumienie odrzutowe składają się nie z gorącego gazu a z naładowanych cząstek, które mają dziesiątki razy większą prędkość wypływu przy zasilaniu z pokładowego źródła energii. Silniki plazmowe dysponują niewielką siłą ciągu (nie większą niż dziesiątki gramów), dlatego nie są w stanie podnieść rakiety z powierzchni Ziemi. Ich zalety okazują się dopiero po wyniesieniu na orbitę w jakimkolwiek satelicie lub statku kosmicznym.

Z powodu wielkiej prędkości wypływu strugi plazmy, silniki te potrzebują dużo mniej paliwa na zapewnienie dowolnego manewru w kosmosie aniżeli silniki chemiczne. Dlatego też, w ciągu kilku lat istnienia, np. przyszły satelita komunikacyjny, zużyje kilkaset kilogramów mniej paliwa niż jego poprzednik. Satelita stanie się odpowiednio lżejszy i będzie go można wystrzelić za pomocą lżejszej rakiety. W przypadku geostacjonarnego satelity komunikacyjnego, zmniejszenie masy da oszczędność środków finansowych rzędu kilku milionów dolarów.

Ale sprawa nie sprowadza się tylko do pieniędzy. Rakieta o mniejszej mocy przynosi mniejsze szkody środowisku naturalnemu. Dlatego, z punktu widzenia ekologii, użycie silnika plazmowego jest ze wszech miar pożądane. Oprócz tego, sam silnik jest ekologicznie czysty, ponieważ pracuje na nieszkodliwych paliwach: gazach szlachetnych, wodorze.

Jesteśmy świadkami nastania "złotego wieku" plazmowej techniki napędowej. We wszystkich rozwiniętych przemysłowo krajach prowadzi się prace nad róznymi typami silników, od pomocniczych napędów małej mocy do silników o mocy wielu kilowatów.

Wdrożenie napędów plazmowych stawia przed ich twórcami problem kompatybilności elektromagnetycznej z innymi systemami pokładowymi. Problem polega na tym, że zjonizowane strugi plazmy są w stanie zakłócić sygnały radiowe, przekazywane z satelity na Ziemię i odwrotnie a także sygnały radiowe przekazywane pomiędzy satelitami, w następstwie ekranowania przez plazmę anten pokładowych.

Efekt ekranowania plazmowego winien być dokładnie zbadany zanim silniki tego typu znajdą się na pokładzie przyszłych statków kosmicznych. Badania takie podjęto w 1987 roku, używając do tego celu satelitów serii "Kosmos" i pokładowych generatorów plazmy. Wykorzystano radiowe sygnały telemetryczne i odbiorniki naziemne i chociaż próby przeszły pomyślnie, to stało sie jasne, że prawidłowe porównanie teorii i praktyki eksperymentu wymagać będzie rozwinięcia na Ziemi dostatecznie gęstej sieci odbiorników. Ze względów ekonomicznych byłoby to przedwsięzięcie niewykonalne.

Możliwym rozwiązaniem tego problemu staje się więc wykorzystanie już istniejącej, rozrzuconej po całym świecie sieci amatorskich odbiorników UKF. Myśl ta stała się podstawą do zaproponowania nowego eksperymentu plazmowego na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Zrozumiałym jest, że projekt ten może być zrealizowany tylko przy masowym, dobrowolnym uczestnictwie radioamatorów. Im więcej uczestników, tym dokładniejsze dane naukowe, tym większa jakość samego eksperymentu kosmicznego i tym większe uzasadnienie jego przeprowadzenia.

Na czym polegałby ów eksperyment?

W zadanym regionie, z pokładu stacji orbitalnej wypuszczona zostaje struga plazmy a z pokładowego beacona pracującego w zakresie UKF nadane zostają sygnały sondujące, w postaci znaczników czasu. Sygnały te są odbierane przez sieć stacji naziemnych. Struga plazmy częściowo ekranuje anteny beacona, tworząc na powierzchni Ziemi obszar radiocienia, którego granica przemieszcza się odpowiednio do ruchu satelity. Gdy odbiornik naziemny wpada w obszar radiocienia, dochodzi do zerwania sygnału a przy wyjściu - do wznowienia odbioru. Czas trwania każdego z kilku seansów eksperymentu wynosi przykładowo 6 - 8 minut.

Zadaniem każdego naziemnego uczestnika doświadczenia jest, posługując się pokładowymi znacznikami czasu, zarejestrowanie momentu zaniku i pojawienia się odbioru sygnałów a potem przekazanie tej informacji, wraz z podaniem swego położenia geograficznego w momencie odbioru, do centrum zbierania i opracowywania danych.

Ze względów geofizycznych celowym jest przeprowadzenie eksperymentu przy przelocie stacji nad Europą (włączając kraje WNP), Japonią, Ameryką Północną, Australią i innymi rejonami, gdzie zostanie uformowana dostatecznie gęsta sieć radioamatorska.

Metodyka eksperymentu "Cień", zorientowana jest na możliwości radioamatorskiej łączności pakietowej, co pozwoli na użycie cyfrowego środowiska przekazu, jakim jest Internet, zarówno do pomiarów, jak i do zbierania informacji naukowych.

Jedna z propozycji metodyki generowania znaczników czasu polega na tym, że sygnał sondujący (beacon pokładowy) nadaje się w formie pakietu o minimalnej długości, w formacie protokołu AX25 amatorskiej łączności pakietowej.

Oprócz konkretnych danych naukowych, realizacja tego eksperymentu kosmicznego pozwoli na unikalną próbę wykorzystania potencjału technicznego i intelektualnego dla przyszłych projektów badawczych. Istotnie, eksperyment "Cień" przedstawia sobą próbę użycia sieci Internet do zasadniczo nowego przeznaczenia - nie tylko do rozpowszechniania informacji ale także w charakterze naukowego instrumentu pomiarowego w badaniach naukowych o wielkiej skali.

"Cień" przyniesie także ważny efekt socjalny, zwracając uwagę społeczeństwa na kosmonautykę i sprawę krótkofalarstwa. Przy rzeczywiście masowym udziale krótkofalowców, projekt mógłby przybrać charakter akcji humanitarnej, która zjednoczy ludzi różnych krajów we wspólnej pracy w duchu przyjaźni i wzajemnego zrozumienia.

Jeśli ktoś zdecyduje o uczestnictwie w tym doświadczeniu, winien wysłać swe zgłoszenie na adres shadow@tsniimash.ru lub vastra@mail.ru, podając:

Prosi się nie zwlekać ze zgłoszeniem, ponieważ może ono wpływać na podjęcie decyzji o przeprowadzeniu doświadczenia, jako jeden z dowodów, że odbiorcza sieć radioamatorska może zostać utworzona i być użyteczna.

Organizacja "Rosaviakosmos" zamierza nagrodzić każdego uczestnika eksperymentu "Cień" pamiątkowym dyplomem.

Dotychczas akces ze strony polskiej zgłosiły następujące stacje: SP1TMN, SP1WSR, SP5PIP, SP5XSC, SQ2RH, SQ3JVC, SQ5EBM, SQ5BE, SQ5HD,SQ5GVY, SQ5FNQ, SQ7DQX, SQ7EHO, SQ9CWN, SQ9UK

Pierwsza sesja eksperymentu "Cień" na europejskim polu pomiarowym została przeprowadzona 26 listopada 2006 r. Wykorzystana została do tego celu międzynarodowa stacja kosmiczna w czasie dwóch przelotów: pierwszy w godz. 4.35 UTC - 4.55 UTC
i drugi w godz. 6.10 UTC - 6.32 UTC.

Belg Guy Roels, ON6MU (twórca znanego programu UISS) opracował w tym celu specjalny beacon i podjął się roli stacji prowadzącej w strefie wschodu satelity. W strefie zajścia ISS, rolę tę pełnił Vasiliy, RU6JW. Eksperyment przeprowadzony został w paśmie 2 m, na częstotliwościach uplink 145.990 MHz, FM oraz downlink 145.800 MHz, FM.

Eksperyment "Cień" - reaktywacja

W listopadzie i grudniu 2007 roku przeprowadzono dalsze próby a w najbliższym czasie planowano jeszcze dwa eksperymenty tego rodzaju:
25 listopada 2011, od 16.50 UTC do 28 listopada, do 08.25 UTC
2 grudnia 2011, od 16.50 UTC do 5 grudnia, do 08.25 UTC
ale ze względu na przewidywane dostarczenie nowego transceivera na pokład ISS oraz chęć dania załodze czasu do przygotowania się, przesunięto terminy na maj - czerwiec 2012 r.
Sprawozdanie z przebiegu już odbytych eksperymentów a także szczegóły następnych zawarto pod adresem http://knts.tsniimash.ru/Shadow/en/Overview.aspx.