«Интербо́л» () — международный научный проект изучения взаимодействия магнитосферы Земли с солнечным ветром, осуществлявшийся в 1995—2000 годах. В рамках проекта двумя запусками были выведены четыре космических аппарата: российский «Интербол-1» и чешский «Магион-4» исследовали внешние области магнитосферы, а «Интербол-2» и «Магион-5» — приполярные области внутренней магнитосферы и ионосферы. Полученные в ходе проекта результаты во многом изменили представления о механизме солнечно-земных связей и продолжают использоваться мировым научным сообществом.

Головной организацией проекта «Интербо́л» был Институт космических исследований РАН, основными участниками — научные и учебные учреждения Австрии, Болгарии, Великобритании, Венгрии, Германии, Италии, Канады, Кыргызстана, Кубы, Польши, Румынии, Словакии, Украины, Финляндии, Франции, Чехии, Швеции. Исследования по проекту проводились в тесной координации с проектами NASA, Европейского космического агентства, Японского агентства аэрокосмических исследований.

Предпосылки проекта Идея спутникового проекта, позволяющего как исследовать глобальную динамику магнитосферы, так и детально изучать её отдельные явления и структуры, появилась в конце 1970-х годов при подготовке запущенного в 1985 году по программе «Интеркосмос» советско-чехословацкого эксперимента «Интершок», в котором проводились исследования тонкой структуры околоземной ударной волны и магнитопаузы. В новом проекте планировалось проведение одновременных взаимоувязанных исследований в разных областях магнитосферы и применение многоточечных спутниковых измерений, позволяющих различать временны́е и пространственные вариации изучаемых явлений. Реализовать эти идеи в международном проекте «Интербол» удалось лишь через десять лет, в первую очередь по финансовым причинам.

Проект «Интербол», осуществлявшийся кооперацией научных организаций из разных стран под общим руководством Института космических исследований РАН, не только выполнял свою программу, но и стал важной частью более широкой программы изучения солнечно-земных связей, проводимой в 1990-х — 2000-х годах под координацией международной группы IACG (Inter-Agency Consultative Group for Space Science) и включавшей как наземные измерения на сети станций, расположенных по всему земному шару, так и спутниковые наблюдения на следующих космических аппаратах:

Японо-американский «», запущенный в хвостовую часть магнитосферы 24 июля 1992 года; Российско-украинский «КОРОНАС-И», исследовавший процессы на Солнце и запущенный 2 марта 1994 года; Американский «Wind», проводящий исследования во фронтальной части магнитосферы и запущенный 1 ноября 1994 года; Российский «Интербол-1» («Прогноз-11») и чешский «Магион-4», изучавшие хвостовую часть магнитосферы и запущенные 3 августа 1995 года; Европейско-американская солнечная обсерватория «SOHO», запущенная 2 декабря 1995 года; Американский «», запущенный на полярную орбиту 24 февраля 1996 года; Российский «Интербол-2» («Прогноз-12») и чешский «Магион-5», изучавшие авроральные области и запущенные 29 августа 1996 года; Европейская система из четырёх аппаратов «», запущенная в область полярного каспа двумя пусками 16 июля и 9 августа 2000 года; Российско-украинский «КОРОНАС-Ф», запущенный 31 июля 2001 года и продолживший программу «Коронас-И».

Цели проекта Целью проекта «Интербол» было установление и исследование причинно-следственных связей между солнечным ветром, активными процессами в хвосте магнитосферы — область магнитосферы на ночной стороне Земли, простирающаяся на расстояние до км. Силовые линии магнитного поля в хвосте разомкнуты, линии разной полярности разделены слоем высокотемпературной плазмы, окружающим нейтральный слой. Плазменный слой является резервуаром заряженных частиц, формирующих радиационные пояса Земли. и явлениями в её полярных (авроральных) областях — область, занимаемая полярными сияниями, находится на высоте ~100-150 км. Окружает геомагнитный полюс, достигает геомагнитной широты ~78° на дневной стороне и ~68° на ночной стороне. С ростом геомагнитной возмущенности расширяется в более южные широты.. От этих связей зависят плазменные процессы в околоземном пространстве, порождающие магнитные бури, пучки ускоренных частиц в ионосфере и магнитосфере, авроральные явления, радиоволновые выбросы. Мощные возмущения в магнитосфере и ионосфере вызывают помехи радиосвязи, влияют на , наводят паразитные токи на протяженных трубопроводах и линиях электропередачи, особенно в высоких широтах, и могут нарушать их работу. Предполагается влияние магнитосферных процессов на климатические явления и биологические объекты.

В ходе исследований, проводимых космическими аппаратами проекта «Интербол» изучались следующие процессы: изменение конфигурации магнитного поля в хвосте магнитосферы при накоплении в нём магнитной энергии; генерация продольных токов, поддерживающих связь ионосферных токовых систем с магнитосферой; ускорение частиц в хвосте магнитосферы и в полярных областях; генерация ; высвобождение и диссипация энергии, накопленной в магнитосферном хвосте; резкие изменения картины полярных сияний и свечения ночного неба.

Описание проекта

Для проведения исследований в рамках проекта были запущены два зонда, каждый из которых включал пару из основного спутника и субспутника, разделявшихся после выведения и следовавших по одной орбите на контролируемом расстоянии: хвостовой зонд в составе «Интербол-1» («Прогноз-11») и субспутника «Магион-4» — на эллиптическую орбиту с апогеем и начальным наклонением 63,8°; авроральный зонд в составе «Интербол-2» («Прогноз-12») и субспутника «Магион-5» — на эллиптическую орбиту с апогеем и начальным наклонением 62,8°.

Основные спутники «Интербол-1» и «Интербол-2» были построены в НПО им. Лавочкина на базе аппаратов серии «Прогноз» и несли научную аппаратуру, произведённую в различных странах-участниках эксперимента. Аппаратура этих спутников выполняла главные измерения в соответствии с исследовательской программой. Специально для осуществления проекта «Интербол» была создана новая модификация аппаратов серии «Прогноз», получившая заводское обозначение «СО-М2» («Прогноз-М2»). С помощью специального конструктивного агрегата количество приборов, устанавливаемых на борту спутника, было увеличено вдвое. Была обновлена система энергопитания, в состав которой вошли радиационно-стойкие солнечные батареи с увеличенным сроком службы, более ёмкие аккумуляторы и новый комплекс автоматики. Это увеличило ожидаемый срок активного существования спутника с шести-десяти месяцев до двух-пяти лет. Для увеличения срока работы аппаратов впервые в отечественной практике были приняты меры для выравнивания электрических потенциалов на их поверхности. Электрические заряды, приобретаемые разными частями спутника при прохождении через радиационные пояса, могут приводить не только к ускоренной деградации солнечных батарей, но и к возникновению разрядов, выводящих из строя аппаратуру. На спутниках «Интербол» была применена сплошная металлизация их поверхности и панелей солнечных батарей, а также покрытие открытых частей электропроводящей краской. Эти меры способствовали и уменьшению воздействия, оказываемого спутником на распределение электрических потенциалов в окружающем пространстве, что повысило точность проводимых экспериментов.

Значительно доработана была система сбора, обработки и передачи информации с научных приборов. Задачи проекта требовали измерения слабых магнитных полей, в то время как спутники семейства «Прогноз» не были «магнитно-чистыми», потребовалась надёжная система фильтрации полезных сигналов установленных на спутниках магнитометров от помех, создаваемых самими аппаратами. В дополнение к магистральному радиокомплексу (МРК) «Прогнозов», работавшему в аналоговом режиме, на аппаратах проекта «Интербол» была установлена цифровая система сбора научной информации (ССНИ), разработанная в ИКИ РАН и позволявшая как передавать данные в реальном времени, так и записывать их на магнитные диски для последующего воспроизведения во время сеансов связи.

Субспутники «Магион-4» и «Магион-5», созданные в Чешской Академии наук, несли меньший набор аппаратуры аналогичного назначения и проводили измерения с меньшим разрешением и в меньшем объёме. Субспутники передавали данные в аналоговом и цифровом виде и имели возможность записи информации в полупроводниковое запоминающее устройство. Использование на каждой орбите двух аппаратов, следующих на расстоянии друг от друга и проводящих измерения с различным разрешением, позволило определять пространственные и временные вариации изучаемых явлений.

Хвостовой зонд В соответствии с задачами проекта хвостовой зонд в составе спутников «Интербол-1» и «Магион-4» должен был пересекать область нейтрального слоя в хвосте магнитосферы на расстоянии — км от Земли, а также проводить измерения в области солнечного ветра и магнитопаузы на флангах магнитосферы и в дневной части. Дата запуска «Интербола-1» и ориентация его орбиты были выбраны таким образом, чтобы пересечение плазменного слоя происходило на каждом витке с середины сентября по середину марта ежегодно. Период обращения аппаратов хвостового зонда был выбран некратным целым суткам, что обеспечило их прохождение над всеми долго́тами Земли и равномерное покрытие наблюдениями околоземного пространства. Основной объём экспериментов, проводимых на хвостовом зонде, был посвящён изучению параметров магнитосферной плазмы. На первом этапе проекта, до запуска аврорального зонда, производились совместные эксперименты с космическими аппаратами «» и «Wind». Был проведён анализ развития суббури в нескольких областях магнитосферы одновременно и получены новые данные о механизме возникновения суббурь. В хвосте магнитосферы, на расстоянии около 10 земных радиусов, был зафиксирован поток частиц, не отраженный на существующих схемах радиационных поясов. Обнаруживалось изменение свойств околоземной среды при инжекции электронных и плазменных пучков с орбитальной станции «Мир», осуществляемой в моменты, когда «Интербол-1» находился на одной силовой линии магнитного поля со станцией, на расстоянии  — км от неё.

Интербол-1

На борту аппарата «Интербол-1» («Прогноз-11») были установлены шесть инструментов для исследования процессов в околоземной плазме, шесть инструментов для исследования магнитных и электрических полей и три инструмента для изучения космических и рентгеновских лучей. Кроме того, на нём была установлена аппаратура для определения взаимного расположения с субспутником «Магион-4» и традиционный для спутников серии «Прогноз» набор инструментов для измерения радиационной обстановки в околоземном пространстве. При установленном сроке работы в два года «Интербол-1» функционировал и передавал научные данные более пяти лет, вплоть до схода с орбиты в октябре 2000 года.

Магион-4

Научная аппаратура субспутника «Магион-4» включала четыре прибора для изучения электрических и магнитных волн и полей, три прибора для исследования плазменных процессов, детектор высокоэнергичных частиц и рентгеновский фотометр. Субспутник «Магион-4» проработал около двух лет до отказа аккумуляторов. После этого некоторое время аппарат работал с питанием только от солнечных батарей, но из-за замыкания в аккумуляторной батарее напряжение на его борту упало ниже допустимого минимума. Последний полноценный сеанс связи с «Магион-4» был проведён в сентябре 1997 года, с февраля 1998 года работа с ним была полностью прекращена. За это время на «Магионе-4» был проведён большой объём совместных экспериментов с «Интерболом-1».

Авроральный зонд