Зеркальные телескопы ВУФ диапазона для внеатмосферной солнечной астрономии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

Учреждение Российской академии наук Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН

На правах рукописи

005009383

СЛЕМЗИН Владимир Алексеевич

ЗЕРКАЛЬНЫЕ ТЕЛЕСКОПЫ ВУФ ДИАПАЗОНА ДЛЯ ВНЕАТМОСФЕРНОЙ СОЛНЕЧНОЙ АСТРОНОМИИ

01.04.05 - оптика

2 6 НН8 2012

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва - 2011

005009383

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Физическом ин>. туте им. П.Н. Лебедева РАН

Официальные оппоненты:

Доктор физико-математических наук, профессор, Алтынцев Александр Тимофеевич, ИСЗФ СО РАН, г. Иркутск

Доктор физико-математических наук, доцент,

Нусинов Анатолий Абрамович, ИПГ Росгидромета, г. Москва

Доктор физико-математических наук, профессор,

Стожков Юрий Иванович, Долгопрудненская научная станция ФИ/ г. Долгопрудный Московской обл.

Ведущая организация - Учреждение Российской академии наук

Институт Земного магнетизма и распростране] радиоволн им. Н.В. Пушкова (ИЗМИРАН)

Защита состоится «#» Оп/Ш^ 2012 г. в 12 часов на заседании диссертацион го совета Д 002.023.03 в Учреждении Российской академии наук Физичес! институте им. П.Н. Лебедева РАН, 119991, г. Москва, Ленинский пр., 53

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физического института П.Н. Лебедева РАН

Автореферат разослан

2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физ.-мат. наук

A.C. Шиканс

Астуальность темы исследования

Изучение Солнца и солнечно-земных связей имеют большое фундаментальное и практическое значение. В настоящее время во всем мире резко возрастает объем исследований связи явлений на Солнце и их проявлений в межпланетном и околоземном пространстве, объединяемых понятием «космической погоды». Активные процессы на Солнце являются главной движущей силой возмущений в гелиосфере, приводят к геомагнитным бурям, изменениям в состоянии верхней атмосферы и ионосферы Земли, нарушениям радиосвязи и систем геопозиционирования, заметно влияют на жизнедеятельность людей [1].

Основным источником информации о процессах на Солнце и состоянии его активности является его излучение в различных длинах волн, которое отождествляется с областями Солнца, характеризуемыми определенной температурой, плотностью плазмы и напряженностью магнитного поля. Наиболее значительные явления солнечной активности происходят в короне Солнца при температурах от сотен тысяч до десятков миллионов градусов Кельвина (МК) и регистрируются в мягком рентгеновском (МР, 1-100 А) и вакуумном ультрафиолетовом (ВУФ, 100-2000А) диапазонах длин волн [2, 3]. Всплески солнечной активности, обусловленные кратковременным выделением огромной (1025-1026 Дж) энергии, сопровождаются резким повышением потока излучения (вспышки), выбросами коронального вещества (корональные выбросы массы - КВМ) и потоков высокоэнергичных заряженных частиц. Изучение динамики этих процессов и сопутствующих явлений в хромосфере и короне важно для установления физической природы солнечной активности, построения теоретических моделей и, в конечном счете, для прогнозирования возможных геофизических последствий. Особую ценность представляют количественные фотометрические данные, отражающие пространственно-временную динамику эволюции солнечных структур, как интегрально по всему диску и короне Солнца, так и в отдельных локальных образованиях.

Поскольку поглощение атмосферы препятствует регистрации солнечного рентгеновского и ВУФ-излучения на наземных обсерваториях, рентгеновская и ВУФ-астрономия Солнца появились только с началом космических исследований в 50-х годах 20-го века. Задачи современного этапа развития солнечной внеатмосферной астрономии были сформулированы в программе КОРОНАС (Комплексные Орбитальные Околоземные Наблюдения Активности Солнца), которая начала разрабатываться в СССР в 70-х годах 20-го века и предусматривала создание трех спутников для исследований Солнца, разработку аппаратуры и вы-

полнение большого объема наблюдений на орбите в течение нескольких циклов солнечной активности [4]. В качестве основных научных задач программа КО-РОНАС включала исследования пространственной структуры и динамики переходного слоя и короны, изучение механизмов солнечных вспышек, транзиент-ных явлений (корональных выбросов массы и сопутствующих явлений), разработку методов диагностики солнечной плазмы и исследования солнечно-земных связей, объединяемых понятием «космическая погода».

Одним из важнейших этапов реализации этой программы явилось создание космических телескопов нового типа для получения изображений солнечной короны и исследования пространственно-временной динамики солнечных структур. Ключевым элементом такого телескопа является его оптическая система, которая должна работать в MP или ВУФ диапазоне, обладать достаточной эффективной площадью и спектральной селективностью, высоким угловым разрешением и способностью к длительной работе в условиях космоса. В результате анализа спектров плазмы солнечной короны было установлено, что для решения поставленных задач оптимальным является телескоп с зеркальной оптикой, имеющий несколько спектральных каналов в коротковолновой части ВУФ диапазона 130-350 А. Данная область спектра содержит яркие линии ионов железа Fe IX - Fe XXIV, излучающиеся из плазмы с температурой 1-15 МК, и яркую линию гелия Hell 304 А, соответствующую переходному слою с температурой 20 - 80 тысяч градусов, что полностью перекрывает диапазон температур солнечной короны и переходного слоя.

Для создания зеркальной оптики ВУФ диапазона оказалось необходимым провести большой объем исследований отражения и рассеяния MP и ВУФ излучения от зеркальных поверхностей. Было установлено, что для построения изображений с минимальным рассеянием света в диапазоне 130-350 А шероховатость поверхности зеркал должна составлять не более 3-8 А, что на 1-2 порядка меньше, чем для обычных зеркал видимого диапазона [5].

В конце 1970-х - начале 1980-х г. были разработаны принципы и технология изготовления многослойных покрытий для MP и ВУФ диапазона, которые представляют собой периодические структуры нанометровых размеров из пары веществ с различающимися диэлектрическими константами [6]. В частности, была создана структура Mo-Si, которая хорошо отражает в ВУФ-области спектра 130 - 350 А и позволяет получить пиковый коэффициент отражения более 50% [7]. Спектральная ширина пика отражения многослойного покрытия (УАХ ~ 40 -10) оказывается достаточной для разделения групп линий с различающимися

температурами возбуждения, соответствующих разным высотным слоям солнечной короны, что очень важно для диагностики плазмы. Зеркала с отражающим покрытием Mo-Si хорошо сочетаются со спектральными фильтрами на основе тонких пленок алюминия толщиной ~ 0,2 мкм, что обеспечивает высокое пропускание в рабочей области спектра (более 50%) и подавление яркого видимого излучения (5-6 порядков для однослойного фильтра).

Начиная с конца 1970-х годов, в ФИАН совместно с ИФМ РАН был выполнен большой объем исследований по созданию фокусирующих многослойных зеркал для солнечных ВУФ-телескопов, разработана технология их изготовления, методика испытаний и калибровок. В результате были созданы первые в мире телескопы нового типа - телескоп ТЕРЕК с каналами 175 и 304 Á по проекту Фобос-1 (1988) и телескоп ТЕРЕК-К для первого спутника КОРОНАС-И (1994) с каналами 132, 175 и 304 Á [8], а также блок СРТ-К комплекса аппаратуры СПИРИТ для спутника КОРОНАС-Ф (2001-2005), в котором работали два телескопа на области спектра 171, 192, 284 и 304 Á (Т1) и 175 и 304 Á (Т2) [9] За рубежом первые телескопы этого типа были созданы значительно позже: телескоп EIT на KA SOHO (Европейское космическое агентство - HACA) был запущен в 1995 г, телескоп TRACE (HACA) - в 1998 г.

В настоящее время космические солнечные ВУФ телескопы являются основными инструментами, которые используются не только для фундаментальных исследований по физике Солнца, но и в практических целях для постоянного мониторинга солнечной активности и прогнозирования космической погоды. Об актуальности этого направления свидетельствует то, что с 1988 по 2009 г. всего в мире было запущено 10 космических аппаратов с телескопами и спектрометрами для исследований Солнца в ВУФ диапазоне, в том числе, 4 комплекса аппаратуры с 6-ю телескопами, которые были созданы в ФИАН. С помощью этих приборов был выполнен большой объем исследований Солнца и полностью подтверждена правильность выбора концепции и реализации солнечного космического ВУФ телескопа.

Объектом исследования в настоящей работе является солнечная корона, представляющая собой сложную магнитно-плазменную структуру, нагретую до температуры порядка миллиона градусов и выше. В короне происходит накопление энергии и массы вещества и их высвобождение в активных процессах -вспышках, эрупции, ускорении потоков заряженных частиц. Анализ излучения короны очень важен для установления физических механизмов активных про-

цессов, их локализации и прогнозирования возможной геоэффективности. Структура и излучение короны изменяются в ходе циклов солнечной активности, и эти изменения связаны не только с локальными возмущениями, но и с эволюцией глобального магнитного поля Солнца.

Предметом исследования является ВУФ излучение солнечной короны, несущее информацию о происходящих в ней физических процессах. Фотометрический анализ изображений Солнца в различных спектральных интервалах ВУФ диапазона дает возможность определить температуру и плотность плазмы и идентифицировать как устойчивые долгоживущие солнечные структуры - активные области, корональные дыры, области спокойного Солнца, так и транзи-ентные явления - яркие точки, джеты, корональные выбросы, димминги, корональные волны и т.д. Вариации излучения солнечной короны в ВУФ диапазоне отражают изменения солнечной активности. Корональные структуры, наблюдаемые в ВУФ-диапазоне, обусловлены структурой локальных магнитных полей. В отсутствие прямых методов измерения магнитного поля в короне, ВУФ изображения являются важным источником данных для магнито-гидродинамического моделирования процессов солнечной активности.

Целями настоящей работы явились: создание астрономической оптики вакуумного ультрафиолетового (ВУФ) диапазона, разработка спектрально-селективных телескопов для внеатмосферных исследований Солнца в ВУФ области спектра и проведение исследований излучения солнечной короны на спутнике КОРОНАС-Ф.

В ходе работы были поставлены и решены следующие задачи:

- анализ актуальных научных задач исследований излучения солнечной короны и разработка концепции спектрально-чувствительного космического солнечного телескопа ВУФ диапазона;

- проведение экспериментальных исследований отражения и рассеяния мягкого рентгеновского и ВУФ излучения на зеркальных поверхностях, разработка технологии изготовления, методов и аппаратуры для аттестации сверхгладких поверхностей, спектральных и изображающих свойств зеркал с многослойным покрытием;

- выбор типа оптической системы и создание бортовых зеркальных солнечных телескопов ВУФ диапазона ТЕРЕК по проекту Фобос, ТЕРЕК-К по проекту КОРОНАС-И и СПИРИТ по проекту КОРОНАС-Ф;

- исследование стабильности фотометрических характеристик телескопов комплекса СПИРИТ при длительной эксплуатации в космосе, выявление и компенсация погрешностей, повышение надежности данных с использованием взаимной калибровки с ВУФ телескопом Е1Т на обсерватории БОНО;

- проведение исследований ВУФ излучения солнечной короны на спутнике КОРОНАС-Ф, в том числе, вариаций потока излучения с изменением солнечной активности, динамики эруптивных явлений, а также исследований поглощения солнечного ВУФ излучения в верхней атмосфере Земли.

Временной интервал выполнения настоящей работы составляет более 30 лет (] 980 —2011).

Научная новизна

Впервые экспериментально обнаружено, что характеристики отражения и рассеяния мягкого рентгеновского и ВУФ-излучения на полированных поверхностях зеркал отличаются от выводов теории рассеяния, основанной на приближении Кирхгофа. Результаты измерений были использованы при построении точной волновой теории, в которой отраженная и рассеянная волны формируются в приповерхностном слое и зависят как от профиля поверхности раздела, так и от диэлектрических констант граничащих сред.

Впервые разработаны, изготовлены и применены в космическом эксперименте высокоэффективные оптические системы солнечных ВУФ телескопов на основе зеркал с многослойным покрытием, в том числе:

- система с двумя сферическими фокусирующими зеркалами и двумя парами дополнительных плоских зеркал, обладающая полем зрения до 5 градусов и обеспечивающая возможность измерять поляризацию в двух перпендикулярных плоскостях (телескоп ТЕРЕК для КА Фобос-1, 1988 г.);

- 4-элементная система с тороидальными зеркалами, обладающая субсекундным угловым разрешением и позволяющая последовательно регистрировать изображение полного диска Солнца при ограниченном поле зрения детектора (телескоп ТЕРЕК-К для спутника КОРОНАС-И, 1994 г.).

Разработана и реализована на практике методика взаимной калибровки солнечных ВУФ телескопов с аналогичными каналами регистрации на разных космических аппаратах, (телескопы КОРОНАС-Ф/СПИРИТ и 50Н0/Е1Т), позволяющая выявить погрешности измерений потоков ВУФ излучения, возни-

кающие при длительном воздействии факторов космического полета и скомпенсировать их до точности начальных калибровок.

Разработан метод корреляционного анализа временных зависимостей потоков ВУФ излучения солнечной короны в границах удаленных крупномасштабных диммингов, возникающих в процессе эрупции, определена скорость распространения диммингов и их связь с глобальной структурой солнечного магнитного поля.

Впервые показано, что анализ профилей поглощения ВУФ излучения Солнца в атмосфере Земли, измеренных в каналах 175 и 304 А с околоземных орбит на участках заходов в тень и выходов из тени, дает возможность выявить временные вариации плотности в верхней атмосфере на высотах от 200 до 450 км, в том числе, связанные с геомагнитными бурями.

Впервые предложен метод измерения профилей поглощения ВУФ излучения Солнца в атмосфере Земли по изображениям Солнца, получаемым орбитальными солнечными телескопами, что дает возможность получить разрешение профиля по высоте лучше 1 км.

Практическая значимость

Основные принципы технологии изготовления и контроля фокусирующих зеркал нормального падения на сверхполированных подложках с многослойными покрытиями, разработанные совместно с ИФМ РАН в рамках настоящей работы, используются при изготовлении оптических элементов космических приборов (телескопов, спектрометров, фотометров), лабораторных приборов для диагностики горячей плазмы, а также проекционных систем ВУФ литографии.

Созданный в рамках настоящей работы базовый тип солнечного космического ВУФ телескопа является наиболее распространенным типом инструмента для внеатмосферных исследований Солнца и используется как для научных исследований, так и для мониторинга солнечной активности при прогнозировании космической погоды. Солнечные ВУФ телескопы перспективны для мониторинга влияния солнечной активности на состояние верхней атмосферы Земли.

Уникальный массив данных, полученных с помощью ВУФ телескопов комплекса СПИРИТ на спутнике КОРОНАС-Ф в 2001-2005 г.г., а также разработанные методики фотометрической обработки солнечных изображений используются для фундаментальных исследований солнечных явлений, разработки методов прогнозирования солнечной активности, исследования солнечно-земных связей в ФИАН, ИЗМИРАН, ИСЗФ СО РАН, ИПГ, а также в ряде европейских

институтов (Католический Университет Лейвена, Бельгия; Университет Грац, Австрия; Королевская обсерватория Бельгии, Брюссель; Центр космических исследований Польской академии наук, Вроцлав, Польша и др.) в рамках проекта СОТЕРИЯ 7-й рамочной программы Европейской комиссии (2008-2011), целью которой являются разработка систем космического мониторинга и прогнозирование космической погоды.

Основные положения, выносимые на защиту

Экспериментально обнаружено, что зависимость от угла падения и длины волны интегрального рассеяния мягкого рентгеновского и ВУФ-излучения на зеркальных поверхностях не соответствует выводам теории, основанной на приближении Кирхгофа, но может быть объяснена волновой теорией, в которой отраженная и рассеянная волны формируются в приповерхностном слое отражателя.

Разработанный комплекс аппаратуры и методики исследования отражающих свойств фокусирующих зеркал ВУФ диапазона обеспечивает измерение шероховатости поверхности зеркал со среднеквадратической высотой профиля поверхности до 1 А, спектральной функции отражения многослойных покрытий в диапазоне 44-350 А с разрешением 1 А и углового разрешения изображающих зеркал ВУФ диапазона с разрешением до 0,2 угловой секунды.

Спектрально-селективные солнечные телескопы с многослойной отражающей оптикой нормального падения, работающие в диапазоне 130-350 А, построенные по однозеркальной схеме Гершеля и имеющие несколько каналов регистрации с шириной от 5 до 30 А, обеспечивают максимальную светосилу, угловое разрешение лучше 1 угловой секунды в поле зрения от 1 до 5° и минимальный фон рассеянного света при исследованиях плазмы солнечной короны с температурой от 20 тысяч до 20 миллионов градусов.

Методика взаимной калибровки близких по параметрам солнечных ВУФ телескопов по долговременным изменениям сигнала интегрального потока ВУФ излучения позволяет выявить погрешности фотометрических измерений, возникающие вследствие длительного воздействия факторов космического полета, и скомпенсировать их до уровня начальных предполетных абсолютных калибровок.

Анализ корреляции временных изменений ВУФ излучения в границах крупномасштабных корональных диммингов, возникающих на Солнце в ходе развития эруптивных процессов, дает возможность идентифицировать коро-

нальные структуры, участвующие в эрупции, и выявить глобальные связи магнитного поля в солнечной короне.

Измерения поглощения солнечного ВУФ излучения в верхней атмосфере Земли по изображениям Солнца, получаемым на околоземных орбитах с помощью космических телескопов в участках спектра 175 и 304 Ä, дают возможность отслеживать вариации плотности атмосферы на высотах от 200 до 450 км и регистрировать возмущения, связанные с геомагнитными бурями, с разрешением по высоте лучше 1 км.

Личный вклад автора

Все изложенные в работе оригинальные результаты получены лично автором либо при его руководстве и непосредственном участии.

В совместных работах автором выполнены:

- экспериментальные исследования отражения, и рассеяния зеркал скользящего и нормального падения в рентгеновской и ВУФ области спектра [Al, A4, А9, А10];

- разработаны методы испытаний изображающей зеркальной оптики в части контроля шероховатости, измерения спектральных характеристик и качества изображения [A3, А14, А15];

- исследованы оптические схемы для построения изображений в МР и ВУФ областях спектра [А2, А5, А6, А7];

- разработаны основы технологии изготовления подложек зеркал, методы контроля и аттестации фокусирующих зеркал с многослойным покрытием для телескопов по программам Фобос-1, КОРОНАС-И и КОРОНАС-Ф [А8, Al6, А17, А19, А20, А22, А26, А28, А32, А37, А53],

- созданы оптические системы ВУФ телескопов ТЕРЕК по программе Фобос-1, ТЕРЕК-К по программе КОРОНАС-И и СПИРИТ по программе КОРОНАС-Ф, проведены наблюдения Солнца этими телескопами [Al 1-А13, А18, А21, А23-А27, А29-АЗ1, А47, Ä48, А57|;

- исследованы фотометрические характеристики телескопов комплекса СПИРИТ и разработана методика коррекции данных измерений в полете спутника КОРОНАС-Ф [А43, А54];

- с помощью телескопов комплекса СПИРИТ на борту спутника КОРО-НАС-Ф в 2001 - 2005 г.г. получены ВУФ изображения Солнца и проведены исследования вариаций солнечного ВУФ излучения [А42, А52, А60, А61], эруптивных процессов в солнечной короне, в том числе, в период экстремально вы-

сокой солнечной активности (октябрь-ноябрь 2003 г.) [АЗЗ, A3 8, А39-А42, А44-А46, А49-А51, А55, А56, А58, А59] и поглощения солнечного ВУФ излучения в верхней атмосфере Земли [А34, А35, А36].

Общее научное руководство разработкой аппаратуры и планирование экспериментов ТЕРЕК (Фобос-1), ТЕРЕК-К/РЕС-К (КОРОНАС-И) и СПИРИТ (КО-РОНАС-Ф) осуществлялось И.А. Житником. В разработке, изготовлении аппаратуры и проведении наблюдений Солнца по этим проектам участвовали С.В. Кузин, А.А. Перцов, А.П. Игнатьев, O.J1. Бугаенко, А.В. Митрофанов, С.А. Бога-чев, С.Н. Опарин, А.И. Степанов, А.Н.Афанасьев, Д.В. Лисин.

Разработка технологии и изготовление фокусирующей оптики с многослойным покрытием для солнечных ВУФ-телескопов по проектам Фобос-1, КОРОНАС-И и Ф проводились совместно с Н.Н. Салащенко, С.Ю.Зуевым, С.А. Гусевым, Б.А. Грибковым, И.Л. Струлей, Е.А. Андреевым.

Анализ данных измерений шероховатостей зеркал методом полного интегрального рассеяния проводился совместно с А.В.Виноградовым, И.В.Кожевниковым, В.И. Микеровым, И.А. Брытовым и А.Я. Грудским.

Испытания многослойных зеркал на установке ИКАР были проведены при участии Е.А. Рагозина, Н.Н. Колачевского, М.М. Митропольского и Н.К. Сухо-древ.

Апробация работы

Основные результаты работы, приведенные в диссертации, были доложены на 16 российских и 14 международных конференциях:

Всесоюзной конференции ВУФ-89, Иркутск (1989); 10th Conference on Vacuum Ultraviolet Radiation Physics, Paris (1992); SPIE Conference on Laser Physics, №2012 (1993); 4th International conference on X-ray microscopy, Chernogolov-ka (1993); SPIE Conference "Advances in Multilayer and Grazing Incidence X-Ray/EUV/FUV Optics", №2279 (1994); Симпозиуме "Прикладная оптика-94", С.Пб (1994); Всероссийской конференции по физике Солнца. Москва, МГУ (1994); Национальной конференции по применению рентгеновского, синхро-тронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов, Дубна, (1997); Симпозиуме по солнечно-земной физике России и стран СНГ, Москва, (1998); Симпозиуме «Рентгеновская оптика», Н. Новгород, ИФМ РАН (1999, 2002); 10th European Solar Physics Meeting «Solar variability: from core to outer frontiers», Prague, Czech Respublic (2002); Всероссийской конференции «Актуальные проблемы физики солнечной и звездной активности», Н.Новгород (2003); ISCS Symposium "Solar Variability as an input to the Earth's Environment",

Tatranska Lomnica, Slovakia (2003); International Symposium on Solar Extreme Events of 2003 "Solar Extreme Events of 2003: Fundamental Science and Applied Aspects", Moscow (2004); Всероссийской астрономической конференции BAK-2004 «Горизонты Вселенной». МГУ, Москва (2004); IAU Symposium 223 "Multi-Wavelength Investigations of Solar Activity", SPb (2004); IAU Symposium 226 "CORONAL AND STELLAR MASS EJECTIONS", Beijing, China (2004); Conference SPM-11 "The Dynamic Sun: Challenges for Theory and Observations", Leu-ven, Belgium (2005); IAU Symposium 233 "Solar Activity and its Magnetic Origin", Cairo, Egypt (2006); Конференциях «Физика плазмы в солнечной системе», ИКИ РАН, Москва (2007, 2008); SOHO 20 Solar Conference, Leuven Belgium (2007); 10th Asian-Pacific Regional IAU Meeting APRIM-2008, Kunming, China (2008); Симпозиумах «Нанофизика и наноэлектроника», ИФМ РАН, Нижний Новгород, (2005, 2006, 2010, 2011) ), Xth Astrophysical Colloquium "the Active Sun", Hvar, Croatia (2010); European Geophysical Union 2011, Wien, Austria.

Публикации по теме работы.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 63 печатных работах и трудах конференций, из которых 32 соответствуют списку ВАК. Список публикаций автора по теме работы приведен в конце автореферата в хронологическом порядке.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из Введения, 5-ти глав и Заключения. Диссертация содержит 226 страниц текста, 95 рисунков и 17 таблиц. Список цитируемой литературы включает 165 названий.

Содержание диссертации

Во Введении дано обоснование актуальности исследований солнечной короны, перечислены научные задачи исследований ВУФ изображений Солнца в рамках программы КОРОНАС, основные проблемы создания солнечных ВУФ телескопов и получения надежной фотометрической информации. Сформулированы объект и предмет исследования, цели работы. Изложены научная новизна и практическая значимость результатов работы, основные положения, выносимые на защиту, личный вклад автора и перечень конференций, на которых проводилась апробация работы.

В первой главе диссертации рассматривается излучение Солнца в ваку-умно-ультрафиолетовой области спектра и современные задачи ВУФ астроно-

мии. Излагаются основные этапы истории исследований солнечной активности и развития внеатмосферной астрономии Солнца с начала космических исследований до наших дней.

Рассмотрены особенности спектра излучения солнечной короны и характеристики основных типов источников коротковолнового излучения - активных областей, корональных дыр, спокойных областей и вспышек. Показано, что диапазон ВУФ излучения 130-350А представляет наибольшие возможности для изучения широкого круга процессов солнечной активности. Это объясняется несколькими причинами. Во-первых, в этой области спектра находятся яркие линии ионов, соответствующие всему диапазону температур солнечной плазмы от верхней хромосферы до наиболее горячих структур короны. Во-вторых, линии разной температуры возбуждения располагаются в спектре достаточно далеко друг от друга. Сравнивая изображения Солнца в этих каналах, можно получить данные о температурной структуре солнечной плазмы.

К числу актуальных задач солнечной ВУФ астрономии относятся:

выяснение механизмов трансформации энергии магнитного поля в излучение солнечных вспышек, кинетическую энергию КВМ и ускорение заряженных частиц;

локализация вспышек, КВМ и источников солнечного ветра, выяснение механизмов их возникновения;

исследование процессов солнечной активности в глобальном масштабе и взаимосвязи между солнечными явлениями различных пространственных и временных масштабов;

определение долговременных трендов солнечной активности и предвестников активных явлений для средне- и краткосрочного прогнозирования космической погоды;

выявление и отслеживание образований в солнечной короне, являющихся потенциальными факторами изменений космической погоды;

измерение полного потока ВУФ-излучения и его спектрального состава, влияющих на состояние термосферы и ионосферы Земли.

Вторая глава посвящена экспериментальным и теоретическим исследованиям особенностей отражения и рассеяния рентгеновского и ВУФ излучения от шероховатых поверхностей, разработке методики и аппаратуры для контроля качества зеркал в процессе изготовления и на этапе окончательной аттестации,

достижениям в разработке технологии изготовления зеркальной изображающей оптики для солнечных ВУФ телескопов.

В результате экспериментальных исследований, проведенных в 1980-1990 г.г., было установлено, что основными параметрами, определяющими качество зеркал MP и ВУФ диапазона, являются среднеквадратическая высота а и радиус корреляции а шероховатости отражающей поверхности. Для оценки а часто используют метод TIS (Total Integrated Scattering), выведенный в скалярной теории рассеяния Бекмана [10], рассматривающей отражение в рамках приближения Кирхгофа как чисто поверхностный эффект. В этом методе используется соотношение между диффузной I, и зеркальной 1Г компонентами отраженного излучения:

h ~ Ь exP[-(~~r~ s'n )2 ] A

(во - угол скольжения, а - среднеквадратическая высота шероховатости , X -длина волны). Было установлено, что это соотношение справедливо только при больших значениях радиуса корреляции шероховатостей а и больших углах скольжения. Если угол скольжения меньше 00 < QJita)1/2, квадратическая зависимость I, (в0) переходит в линейную, и значение а в методе TIS растет с ростом к и уменьшением ва. Указанный эффект был объяснен A.B. Виноградовым и сотрудниками в рамках более общей векторной теории [5], в которой отраженная и рассеянная волны формируются в приповерхностном слое отражателя, и их соотношение зависит также от диэлектрической постоянной материала.

В качестве отражающих покрытий для спектрально-селективных зеркал солнечных ВУФ телескопов диапазона 130-350Ä была выбрана многослойная интерференционная структура (МИС) на основе пары Mo-Si, которая позволяет при нормальном падении достигать высоких пиковых коэффициентов отражения R > 50% при спектральной ширине ШХ ~ 10-30, достаточной для разделения разнотемпературных спектральных линий солнечной короны. Проведенные оценки показали, что для получения пикового коэффициента отражения зеркал, близкого к теоретическому, суммарная среднеквадратическая высота шероховатости подложки и покрытия а не должна превышать величины 1/40. В ВУФ диапазоне 130 - 350 Ä величина а должна быть менее 3 - 8 А, т.е. на порядок меньше, чем допустимо в видимом диапазоне.

Контроль сверхгладких подложек зеркал в процессе изготовления и при окончательной аттестации проводился с помощью аппаратуры, чувствительной к шероховатостям с высотой до 1 А с корреляционными длинами от 0.1 до сотен

микрон. В том числе, на разных этапах использовались: интерференционные микроскопы МИИ-11 и EPIVAL INTERFAKO (Carl Zeiss), рентгеновский спек-трогониометр MP диапазона, электронный микроскоп для исследования реплик поверхности, атомно-силовой микроскоп. Измерения коэффициентов отражения и изображающих свойств зеркал проводились на уникальном вакуумном оптическом стенде ИКАР с несколькими источниками излучения, включая лазер-плазменный источник.

спирит 52

1980

фобос-1 ggo 2000

коронас-и коронас-ф

2010 коронас-фотон

Рис. 1. Прогресс в разработке зеркал для солнечных ВУФ телескопов по программам Фобос и КОРОНАС. Во врезке показан внешний вид зеркал и указаны пиковые длины волн.

В процессе работы достигнут существенный прогресс в изготовлении зеркал для солнечных ВУФ телескопов, которые разрабатывались совместно ФИАН и ИФМ РАН. Для телескопов ТЕРЕК (Фобос-1, 1988) и ТЕРЕК-К (КОРОНАС-И, 1994 г.) были изготовлены полированные сферические и плоские подложки диаметром 30 мм с радиусами кривизны 800 и 320 мм, на которые были нанесены покрытия на области спектра 175, 304 и 132 А. Для телескопа ТЕРЕК-К были изготовлены тороидальные зеркала с многослойным покрытием на длину волны 175 А , с помощью которых в испытаниях было достигнуто угловое разрешение 0,2 А, близкое к дифракционному пределу. При изготовлении параболических зеркал с диаметром 100 мм и фокусным расстоянием 1500 мм для телескопа Т2 комплекса СПИРИТ (КОРОНАС-Ф, 2001-2005 г.г.) была применена оригинальная технология асферизации с помощью напыления корректирующего покрытия из 17-ти слоев Mo-Si толщиной около 0,3 мкм. Впоследствии эта технология была усовершенствована при изготовлении зеркал телескопа ТЕСИС (КОРОНАС-Фотон, 2009 г.). На рис. 1 показано увеличение эффективной площади зеркал

(произведение геометрической площади на пиковый коэффициент отражения) для этих телескопов и их внешний вид. Повторные испытания показали, что характеристики зеркал оставались стабильными в течение более 8 лет.

В третьей главе рассмотрены выбор базовой оптической схемы спектрально-селективного солнечного телескопа и его возможные фотометрические характеристики. Исходя из научных задач солнечной физики и конструкционных особенностей различных оптических конфигураций, в качестве базового типа солнечного ВУФ-телескопа выбран телескоп с однозеркальной оптической системой Гершеля с использованием зеркал нормального падения с многослойным отражающим покрытием. Такой тип зеркальной системы имеет преимущество перед двухзеркальной системой Ричи-Кретьена, использующейся в большинстве зарубежных телескопов, в величине эффективной площади и значительно меньшем уровне рассеянного света. Описаны подходы к определению спектральных каналов ВУФ-телескопов и методы оптимизации их фотометрических характеристик в соответствии с задачами изучения возможных типов солнечных структур. В качестве основных спектральных каналов для телескопов проектов Фобос и КОРОНАС были выбраны каналы с центрами в 132, 175, 304 А. Процедура оптимизации состояла в выборе такой пиковой длины волны и ширины спектрального диапазона, при которых достигался максимальный сигнал от излучения плазмы с заданной температурой. Определены основные фотометрические характеристики, влияющие на качество данных солнечных ВУФ телескопов: чувствительность, эффективная площадь, температурная функция отклика, функция рассеяния точечного изображения (ФРТ), функция плоского поля.

В четвертой главе подробно описаны схемы и основные параметры солнечных ВУФ-телескопов, созданных по программам Фобос-1, КОРОНАС-И и КОРОНАС-Ф. Для этих телескопов были разработаны оригинальные оптические схемы, в том числе, схема с плоскими поляризаторами для телескопа ТЕРЕК (Фобос-1), схема с секундным угловым разрешением на основе тороидальных зеркал для телескопа ТЕРЕК-К (КОРОНАС-И), схема с параболическими зеркалами для телескопа СПИРИТ Т2 (КОРОНАС-Ф). На рис. 2 показана схема телескопов Т1 и Т2 комплекса СПИРИТ. Зеркала телескопа Т2 СПИРИТ были разработаны совместно ФИАН и ИФМ РАН. В телескопе Т1 СПИРИТ использовался изготовленный во Франции объектив, аналогичный телескопу ЕШБОНО с

каналами 171, 195, 284 и 304 А. В качестве детекторов использовалась комбинация открытого электронно-оптического преобразователя, объектива для переноса изображения и ПЗС-матрицы.

Рис. 2. Оптические схемы телескопов Т1 (вверху) и Т2 (внизу) комплекса СПИРИТ. ПЗ,ВЗ, М1, М2 -зеркала, ВФ - входные фильтры, ДИ - детекторы изображения, ЗВК, ЗД - заслонки выбора канала, Д1, Д2 - двигатели наклона зеркал, ФД - фильтр детектора, ЭОП -электронно-оптический преобразователь, МКП - микроканальная пластина, О - объектив,

ПЗС - матрица детектора.

На основании данных предполетных испытаний были определены основные фотометрические характеристики телескопов: спектральное пропускание, чувствительность к регистрации излучения плазмы с различной температурой, неоднородность чувствительности по полю зрения и др. Приведены примеры изображений Солнца, полученные этими телескопами и краткий обзор полученных результатов.

Для наиболее длительного эксперимента СПИРИТ приведены программа наблюдений и список основных режимов работы, включавший регулярные синоптические сеансы, наблюдения с высоким временным разрешением, наблюдения короны на расстояниях до 3 солнечных радиусов, калибровочные сеансы, наблюдения атмосферы. В течение полета телескопов СПИРИТ была проведена коррекция функции плоского поля и устранение дефектов изображения в канале 304 Á, возникших вследствие факторов космического полета. ФРТ телескопа СПИРИТ Т2 была определена в полете по данным наблюдений солнечных затмений. Рассмотрены факторы космического полета, влияющие на точность фотометрических данных.

В пятой главе описаны результаты исследований ВУФ излучения Солнца с помощью телескопов комплекса СПИРИТ на спутнике КОРОНАС-Ф (20012005 г.г.).

Фотометрические исследования вариаций ВУФ излучения Солнца.

По данным, полученным телескопами комплекса СПИРИТ с августа 2001 по декабрь 2005 г., был проведен фотометрический анализ полного потока излучения Солнца в 4-х каналах телескопа Т1 171, 195, 284 и 304 Á и двух каналах телескопа Т2 175, 304 Á. В результате сравнения с калиброванными данными аналогичных каналов телескопа EIT/SOHO за период с августа 2001 по август 2003 г. было обнаружено снижение чувствительности телескопов СПИРИТ в несколько раз, в котором было выделено три составляющих: экспоненциальный тренд спада чувствительности с показателем, пропорциональным времени освещения канала Солнцем, периодические вариации, синхронизированные с изменением температуры телескопа и понижение сигнала при больших уровнях засветки. Анализ показал, что экспоненциальный тренд, скорее всего, связан с контаминацией оптических элементов телескопа летучими углеводородами внутренней газовой среды спутника, а периодические вариации и снижение уровня сигнала связаны с характеристиками приемника изображения. В резуль-

тате проведенной кросс-калибровки были введены поправочные коэффициенты в расчет чувствительности телескопов СПИРИТ, после чего относительные уровни сигналов двух телескопов различались в течение всего периода наблюдений на величину менее 26%, что находится в пределах начальной калибровки. На рис. 3 приведены временные зависимости относительной величины полного потока ВУФ излучения Солнца в каналах 175 и 304 Â телескопа СПИРИТ Т2 на спаде 23-го цикла солнечной активности. Таким образом, было показано, что периодическая кросс-калибровка с аналогичным телескопом на другом космическом аппарате является эффективным средством поддержания надежности фотометрических данных.

Днн полета

О 200 400 600 8 0С

Los I ' ' '-Т-'-1-'-г~

T2-275HT1PJ

Г2-304.НШ4

^vyir^W:

Рис. 3. Калиброванные интегральные потоки (в относительных единицах) в каналах СПИРИТ Т2-175 и Т2-304 (звездочки) и Е1Т 195 А и 304 А (кружки).

Исследования эруптивных явлений

С помощью телескопов СПИРИТ были проведены исследования эруптивных явлений во время периода экстремально высокой солнечной активности с 23 октября по 18 ноября 2003 г. Объектами исследования были многочисленные крупномасштабные димминги - транзиентные понижения яркости корональных структур, возникшие в результате мощных эруптивных событий. Был предложен метод корреляционного анализа временных вариаций потоков излучения в границах отдельных диммингов, что дало возможность изучить динамику распространения возмущений в процессах возникновения КВМ. Другими важными результатами явилось установление глобальных связей между центрами активности и выявление предвестников эрупции.

На рис. 4 показана структура диммингов в эруптивном событии 28 октября 2003 г., а также временные зависимости потоков излучения в отдельных дим-мингах и суммарно по всей группе, относящейся к одному и тому же эруптивному событию. Корреляционный анализ временного хода потоков излучения позволил определить димминги, возникшие в результате одного и того же события. Одновременность возникновения этих диммингов свидетельствует о существовании связи между ними через структуру глобального магнитного поля. Суммарный поток в группе диммингов за 1-2 часа до эрупции возрастает на 50100%, что может быть использовано в качестве предвестника эрупции.

Рис. 4. Карта диммингов в эруптивном событии 28 октября 2003 г. (а), временной ход потока излучения в границах отдельных диммингов в канале СПИРИТ 175 А (Ь) и зависимость интегрального потока, просуммированного по всем диммингам одного события в каналахСПИРИТ 175 А и EIT 195 А (с) в сравнении с рентгеновским потоком вспышки со спутника GOES (d).

Исследования поглощения ВУФ излучения Солнца в верхней атмосфере Земли

При наблюдениях Солнца с околоземных орбит на участках захода спутника в тень и выхода из тени ВУФ излучение Солнца поглощается в верхних слоях атмосферы на высотах ниже 450 км. Было изучено поглощение излучения в каналах 175 и 304 А с целью внесения поправок в измеряемую величину потока излучения. Одновременно было замечено, что величина поглощения зависит от состояния верхней атмосферы.

Обработка измеренных профилей поглощения, полученных дважды в разное время 23 мая 2002 г., показала заметное увеличение объемного коэффициента экстинкции атмосферы на высотах от 450 до 250 км, вызванное началом геомагнитной бури с индексом Кр=7 (рис. 5). Было также показано, что определение тангенциальных профилей поглощения по изображениям Солнца вместо интегральных потоков дает возможность получить разрешение по высоте лучше 1 км.

н„„

Рис. 5. Изменение объемных коэффициентов экстинкции излучения в канале 175 А вследствие геомагнитной бури 23 мая 2002 г. (01:54-02:20иТ- до бури, 15:59-16:26 - через 3 часа после начала бури, при К.р=7).

Основные результаты и выводы

В результате выполнения работы решена задача создания базового типа спектрально-селективного солнечного телескопа ВУФ диапазона с оптикой нормального падения и проведены исследования солнечного ВУФ излучения на космических аппаратах по программам Фобос-1 и КОРОНАС.

В процессе работы были решены следующие исследовательские задачи:

- проведены экспериментальные исследования отражения и рассеяния МР и ВУФ излучения поверхностями зеркал, свойств многослойных покрытий, разработаны методы контроля и аттестации оптических элементов для ВУФ области спектра 130 - 350А;

- созданы оптические системы космических телескопов с многослойной оптикой нормального падения для исследований солнечной короны в ВУФ диапазоне спектра 130-350 А, включая первые в мире телескопы данного типа ТЕРЕК для КА ФОБОС-1 (1988 г.) и модифицированный телескоп ТЕРЕК-К для спутника Коронас-И (1994 г.), а также многоканальный телескоп СРТ-К комплекса СПИРИТ (2001-2005 г.г.). С помощью указанных телескопов выполнены наблюдения Солнца с борта космического аппарата Фобос-1 и спутников КО-РОНАС-И и КОРОНАС-Ф;

- проведены исследования фотометрических характеристик телескопов СПИРИТ и их стабильности при длительной эксплуатации в космосе, разработан

метод коррекции данных с использованием взаимной калибровки с аналогичным телескопом Е1Т обсерватории SOHO;

- с помощью телескопов СПИРИТ выполнены исследования вариаций потока солнечного ВУФ-излучения в участках спектра 175 и 304 Á в период с августа 2001 по декабрь 2005 г.;

- в период экстремально высокой солнечной активности (октябрь-ноябрь 2003 г.) в эксперименте СПИРИТ проведены исследования мощных эруптивных явлений. Показано, что возникающие в ходе эрупции крупномасштабные дим-минги связаны с глобальной структурой солнечного магнитного поля;

- в эксперименте СПИРИТ проведены исследования поглощения солнечного ВУФ излучения по изображениям Солнца в участках спектра 175 и 304 Á в верхней атмосфере Земли. Показано, что этот метод может быть использован для мониторинга возмущений в атмосфере на высотах от 250 до 450 км, вызываемых солнечной активностью, с разрешением по высоте лучше 1 км.

Список цитированной литературы

1. Плазменная гелиогеофизика / Под ред. Л. М. Зеленого, И. С. Веселовского. В 2-х т. М.: Физ-матлит, 2008. Т. 1. 672 е.; Т. 2. 560 с.

2. Aschwanden М. J. Physics of the Solar Corona . An Introduction with Problems and Solutions (2nd edition) / M. J Aschwanden.- New York, Berlin: Springer, 2005.-892 c.

3. Golub, L. The Solar Corona. Second edition / L. Golub, J.M. Pasachoff.- Cambridge: Cambidge University Press. 2010,- 404 p.

4. Ораевский, B.H. Комплексные исследования Солнца со спутника КОРОНАС-Ф. Новые результаты / В.Н. Ораевский, И.И. Собельман, И.А. Житник, В.Д. Кузнецов // УФН. 2002. Т. 172, вып. 8. С. 949-959.

5. Виноградов A.B. Зеркальная рентгеновская оптика / A.B. Виноградов, И.А. Брытов, А.Я. Грудский, М.Т. Коган, И.В. Кожевников, В.А. Слемзин. Под ред. A.B. Виноградова. - Л.: Машиностроение. 1989. - 463 с.

6. Виноградов A.B. / A.B. Виноградов, Б.Я. Зельдович // Препринт ФИАН. 1976. №185.

7. Barbee, Т. W. /T.W. Barbee // Optical Engineering. 1986. V. 25, №8. P. 899.

8. New Methods and Instruments for Space- and Earth-based Spectroscopy in XUV, UV, IR and Millimeter Waves / Eds. I.I. Sobelman, V.A. Slemzin // Proc. SPIE. 1998. V. 3406.-158 p.

9. Солнечно-земная физика: результаты экспериментов на спутнике КОРОНАС-Ф / Под ред. В.Д. Кузнецова. - М.: Физматлит. 2009. -488 с.

10. Beckmann P. The scattering of electromagnetic waves from rough surfaces / Beckmann P., Spizzichino A. - N.Y.: Pergamon Press, 1963. - 420 p.

Список публикаций автора по теме диссертации

Публикации, соответствующие списку ВАК, выделены жирным шрифтом.

Al. Брытов И.А. О влиянии шероховатости поверхности зеркала на рассеяние ультрамягкого рентгеновского излучения/ И.А. Брытов, А.Я. Грудский, В.А. Слемзин // Краткие сообщения по физике ФИАН. -1980. -N5.-C.16 -21.

А2. Hudec R. Wolter I Type X-ray Mirror System with Mean Resolution and Maximum Effective Area for the spectral Region 10-100A / R.Hudec, B.Valnicek, V. Siemzin et al.// Publ. of the Astr. Inst, of the Czech. Academy of Sciences. -1985.-N61.- 49 P.

A3. Слемзин В.А. Система накопления данных измерений в режиме дискретного сканирования на основе многоканального анализатора импульсов / В.А. Слемзин, А.И. Шурыгин A.A. Крохоткин // Приборы и техника эксперимента. - 1985. - N2. - С.104-106.

A4. Антонов A.B. Рассеяние холодных нейтронов на шероховатой границе раздела сред / A.B. Антонов, И.А. Житник, В.А. Слемзин, и др. // Письма в ЖЭТФ. - 1986. - Т.44. - Вып. 7. - С. 347-349.

А5. Житник И.А. Исследование телескопической рентгеновской оптики в коротковолновой области спектра / И.А. Житник, М.М. Митропольский, В.А. Слемзин и др.// Тезисы докладов VII Всесоюзной конференции ВУФ-86. Рига, 5-7 мая 1986 г.-С. 184.

А6. Виноградов A.B. Поворот пучка мягкого рентгеновского излучения с помощью сферической поверхности / A.B. Виноградов, В.М. Елинсон, В.А. Слемзин, и др. // Доклады АН СССР. - 1987. - Т.292. - N3. - С.594-596.

А7. Vinogradov А. V. Investigation of a steering mirror for the soft X-ray region / Vinogradov A. V., Elinson V. M., Siemzin, V. A. et al. // Nuclear Instruments and Methods in Physical Research. - 1987. - A261. - P.101-102.

A8. Гусев C.A. Многослойные сферические зеркала нормального падения для ультрамягкой области спектра / С.А. Гусев, В.В. Дубров, В.А. Слемзин и др. // Письма в ЖТФ. - 1987. - Т.13. Вып.14. - С.887-892.

А9. Виноградов A.B. О применимости метода TIS для исследования шероховатости сверхгладких поверхностей по рассеянию рентгеновского

излучения / А.В.Виноградов, И.В.Кожевников, М.М. Митропольский,

B.А. Слемзин // Краткие сообщения по физике ФИАН. - 1989. - N11. -

C.29-31.

А10.Зеркальная рентгеновская оптика / А.В. Виноградов, И.А. Брытов, А.Я. Грудский, М.Т. Коган, И.В. Кожевников, В. А. Слемзин. Под ред. А.В. Виноградова. - JI-д: Машиностроение, 1989. Главы 5,6,7.

All.Житник И.А. Рентгеновский телескоп ТЕРЕК для исследования Солнца по проекту «ФОБОС» / Житник И.А., Игнатьев Слемзин В.А. и др. // 1989. Труды ФИАН. - Т. 195. - С. 19-46.

А12.Вальничек Б. Регистрация изображений Солнца в ВУФ и рентгеновском диапазонах спектра с борта межпланетной станции "Фобос-1" / Б. Вальничек, С.В.Гапонов, В.А. Слемзин и др. // Тезисы докладов VIII Всесоюзной конференции ВУФ-89. Иркутск, 1989. -С.301-302.

АИ.Собельман И.И. Изображения Солнца, полученные рентгеновским телескопом ТЕРЕК на КА "Фобос-1'7 И.И. Собельман, И.А. Житник, В.А. Слемзин и др. // Письма в Астрономический Журнал. - 1990. - Т.16. N4. - С.323-329.

А14.Митропольский М.М. Методы исследования рентгеновских зеркал скользящего и нормального падения / М.М. Митропольский, В.А. Слемзин // Приборы и техника эксперимента. - 1990. - N3. - С.184-187.

А15.Митропольский М.М. Автоматизированный испытатательный стенд "Икар" для исследования рентгеновской оптики и детекторов излучения в области спектра 0.5-120 нм / М.М. Митропольский, В.А. Слемзин, Н.К. Суходрев И Приборы и техника эксперимента. - 1990. - N3. - С. 185 - 188.

A16.Gaponov S.V. Normal-Incidence Multilayer Mirrors for the 120-450 A Wavelength Region / S.V. Gaponov, S.A. Gusev, V.A. Slemzin et al. // Journ. X-Ray Science and Technology. - 1990. -V.2. - P. 241-248.

А17.Васильев A.A. Многослойные зеркала нормального падения для экстремального ультрафиолетового излучения /А.А. Васильев, С.В. Гапо-нов, В.А. Слемзин и др. // Журнал технической физики. - 1990. - Т.60. -С.85-96.

A18.SobeIman I. Diagnostics of the inner corona by XUV-imaging of the Sun / I. Sobelman, I. Zhitnik, V. Slemzin et al. // Advances in Space Research. -1991. - V.l 1. N1. - P.99-107.

А19.Житник И.А. Исследование характеристик многослойных рентгеновских зеркал для диапазона 19 нм с помощью лазер-плазменного источника / И.А. Житник, С.В. Кузин, В.А. Слемзин и др. // Квантовая электроника. -1993. - Т.20. №1. - С.89-94.

А20. Akhsakhalyan A.D. Fabrication and Investigation of Imaging Normal- Incidence Multilayer Mirrors with a Narrow-Band Reflection in the Range 4.5 nm / A.D. Akhsakhalyan, N.N. Kolachevsky, V.A. Slemzin et al. // Physica Scripta. - 1993. - V.43. - P 516-520.

A21 .Житник И.А. Телескоп ТЕРЕК для получения изображений Солнца в жестком УФ-диапазоне 13-30 нм на спутнике Коронас-И. / И.А. Житник, А.П. Игнатьев, В.А. Слемзин и др. // Тезисы докладов симпозиума "Прикладная оптика-94". С.Пб. -1994. - С. 99.

А22.Slemzin V.A. Aspherical imaging multilayer mirrors with sub-arcsecond resolution for solar XUV-telescope / V.A. Slemzin, I.A. Zhitnik, E.N. Ragozinet al. // Proc. SPIE Conference 2279 "Advances in Multilayer and Grazing Incidence X-Ray/EUV/FUV Optics". Eds. Richard B. Hoover; Arthur B. Walker.-San Diego (USA): 1994. - P.234-241.

А23.Собельман И.И. Рентгеновская спектроскопия Солнца в диапазоне 0.84-30.4 НМ в экспериментах ТЕРЕК-К и РЕС-К на спутнике КОРОНАС-И / И.И. Собельман, И.А. Житник, В.А. Слемзин и др. // Письма в Астрономический Журнал. -1996. - Т. 22. № 8. - С. 605-619.

А24. Житник И.А. Исследование переходного слоя и короны Солнца методом изображающей спектроскопии в экспериментах ТЕРЕК и РЕС на спутнике КОРОНАС-И / И.А. Житник, А.П. Игнатьев, В.А. Слемзин и др. // Изв. ВУЗов. Радиофизика. - 1996. - Т. XXXIX. №11-12. - С. 15061513.

А25. Zhitnik I. Instruments for XUV-imaging spectroscopy of the Sun on board the CORONAS-I satellite / I. Zhitnik, A. Ignatiev, V. Slemzin et al. // Proc. SPIE (Selected Papers) "New Methods and Instruments for Space and Earth-based spectroscopy in XUV, UV, IR and MM-waves". Eds. I. Sobelman, V. Slemzin. -1998.-V. 3406.-P. 1-19.

A26.Ignatiev A. Manufacture and testing of X-ray optical elements for the TEREK-C and RES-C instruments (the «CORONAS-I» mission) / A. Ignatiev, N. Kola-chevsky, V. Slemzin et al. // Proc. SPIE (Selected Papers) "New Methods and Instruments for Space and Earth-based spectroscopy in XUV, UV, 1R and MM-waves". Eds. I. Sobelman, V. Slemzin. - 1998. - V. 3406. - P. 20-34.

А27.Собельман И.И. Эксперименты CPT-K, PEC-K и СПР-Н по изображающей спектроскопии Солнца в X и XUV областях спектра на спутнике "Коронас-Ф" / И.И. Собельман, И.А. Житник, В.А. Слемзин и др.// Тезисы докладов VII Симпозиума по солнечно-земной физике России и стран СНГ. Москва, 15-18 декабря 1998 г.- С. 69.

А28.Житник И.А. Многослойная и кристаллическая рентгеновская оптика для солнечной рентгеновской астрономии / И.А. Житник, С.В. Кузин, В.А. Слемзин // Поверхность: рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 1999. - №1. - С. 17-25.

A29.0bridko V. Analyses and modeling of coronal holes observed by CORONAS-1. I. Morphology and magnetic field configuration / V. Obridko, V. Formichev, V. Slemzin et al. // Astronomical and Astrophysical Transactions: The Journal of the Eurasian Astronomical Society. - 2000. - V. 18. Issue 6. - P.819-828.

A30.Zhitnik I.A. SPIRIT X-ray telescope/spectroheliometer results / I.A. Zhitnik, O.I.Bougaenko, V.A.Slemzin et al. // ESA SP-506 "Solar Variability: from Core to Outer Frontiers". - 2002. - V2. - P. 915-918.

A31.Житник И.А. Применение рентгеновской оптики для исследований Солнца в области 1,85-335 А на спутнике "КОРОНАС-Ф" / И.А. Житник, О. И. Бу-гаенко, В.А. Слемзин и др. // Материалы конференции «Рентгеновская оп-тика-2002». Н. Новгород:2002. - С.85.

А32.Слемзин В.А. Исследование временной стабильности характеристик многослойных рентгеновских зеркал для солнечного рентгеновского телескопа СРТ-К и рентгеновского спектрометра РЕС-К / В.А. Слемзин, И.А. Житник, С.Ю.Зуев и др. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2002. - № 1. - С.84-86.

АЗЗ.Житник И.А. Эруптивные процессы в солнечной короне по данным эксперимента СПИРИТ на спутнике КОРОНАС-Ф / И.А. Житник, О.И. Бугаенко, В.А. Слемзин и др. //Тезисы докладов конференции

«Актуальные проблемы физики солнечной и звездной активности».

H.Новгород , 2-7 июня 2003 г. - С. 15.

А34.Слемзин В.А. Наблюдения поглощения рентгеновского излучения Солнца в верхней атмосфере земли на спутнике "КОРОНАС-Ф"/ В.А. Слемзин, О.И. Бугаенко, И.А. Житник и др.// Тезисы докладов конференции «Актуальные проблемы физики солнечной и звездной активности». Н.Новгород, 2-7 июня 2003 г. - С. 169.

А35.Житник И.А. Эффекты поглощения солнечного XUV - излучения верхней атмосферой Земли на высотах 100 - 500 км в рентгеновских изображениях Солнца, полученных на спутниках "Коронас-И" (телескоп ТЕРЕК) и "Коронас-Ф" (рентгеновский комплекс СПИРИТ) / И.А. Житник, К.А. Боярчук, В.А. Слемзин и др. // Астрономический вестник.

- 2003. - Т.37. № 4. - С. 1-6.

A36.Slemzin V. Investigation of absorption of solar EUV-radiation in the Earth's atmosphere at altitudes of 100-500 km using solar images in the experiments TEREK-C (CORONAS-I) and SPIRIT (CORONAS-F) / V. Slemzin, O.Bugaenko, A.Ignatiev et al. // Proc. ISCS 2003 Symposium "Solar Variability as an input to the Earth's Environment", Tatranska Lomnica, Slovakia, 23-28 June 2003. ESA SP-535. - 2003. - P.389-392.

A37.Андреев C.C. Изготовление асферической рентгеновской оптики с многослойным покрытием для исследований Солнца по проекту «КОРОНАС-Ф» / С.С. Андреев, С.Ю. Зуев, В.А. Слемзин и др. И Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2003. - №

I. - С. 6.

А38.И.М.Черток. Крупномасштабная эрупция на Солнце по данным телескопа СПИРИТ на спутнике КОРОНАС-Ф/ И.М.Черток, В.А.Слемзин, С.В.Кузин и др. // Всероссийская астрономическая конференция ВАК-2004 «Горизонты Вселенной». МГУ, ГАИШ, 3-10 июня 2004 г. Тезисы докладов.

- С. 66.

А39.Slemzin V.A. Coronas-F/Spirit Observations of Solar Eruptive Events On 17 And 18 November 2003. 2004 / V.A. Slemzin, I.M. Chertok, V.V. Grechnev et al. // Solar Extreme Events of 2003: Fundamental Science and Applied Aspects. International Symposium on Solar Extreme Events of 2003. July 12-14, 2004, Moscow, Russia. Moscow State University. Programme and Abstract Book. -P.36.

А40.Черток И.М. Солнечное эруптивное событие 4 ноября 2001 г. по данным телескопа СПИРИТ на спутнике КОРОНАС-Ф / И.М. Черток, В.А. Слемзин, С.В. Кузин и др. // Астрономический Журнал. - 2004. - Т. 81. №5. - С. 1-11.

A41.Slemzin V. Multi-wavelength observations of CME-associated structures on the Sun with the Coronas-F/SPIRIT EUV-telescope. 2004 / V. Slemzin, I. Chertok, V. Grechnev et al. // Proc. IAU Symposium No. 223 "Multi-Wavelength Investigations of Solar Activity". Ed. by A.V. Stepanov, E.E. Benevolenskaya. S. Petersburg, 2005. - P. 625-626.

A42. Slemzin V.A. EUV-observations of CME-associated eruptive phenomena with the CORONAS-F/SPIRIT telescope/spectroheliograph / V.A. Slemzin, I.A. Zhitnik, S.A. Bogachev et al. // Proc. of the IAU Symposium № 226 "CORONAL AND STELLAR MASS EJECTIONS". Ed. by K. DereJ. Wang, Y. Yan. Сambridge:-Cambridge University Press, 2005. - P. 21-26.

A43.Слемзин В.А. Результаты наблюдений ВУФ-излучения Солнца телескопами СПИРИТ и SOHO/EIT / В.А. Слемзин, С.В. Кузин, И.А. Житник и др. // Астрономический Вестник. - 2005. - Вып.39. № 6. - С. 549562.

А44. Черток И.М. Проявления корональных выбросов массы в крайнем УФ диапазоне по данным телескопа КОРОНАС-Ф/СПИРИТ / И.М. Черток, В.В. Гречнев, В.А. Слемзин и др. // Астрономический Вестник. - 2005. -Вып. 39. №6. - С. 517-526.

А45.Grechnev V.V. CORONAS-F/SPIRIT EUV observations of October-November 2003 solar eruptive events in combination with SOHO/EIT data / V. V. Grechnev, I. M. Chertok. V. A. Slemzin et al. // Journal of Geophysical Research. - 2005. - V. 110. - A09S07.

A46. Slemzin V. Temporal and spatial dynamics of CME-related solar structures from EUV observations with the CORONAS-F/SPIRIT and SOHO/EIT telescopes / V. Slemzin, S. Kuzin, S. Bogachev // Proc. of the SPM-11 conference "The Dynamic Sun: Challenges for Theory and Observations", Leuven, 11-16 September 2005. - CDROM. - P.I66.1.

A47.Lawrence G. Space Weather with ESA's PROBA2 Mission / G. Lawrence, D. Berghmans, V. Slemzin et al. // Proceedings of the Solar Wind 11 / SOHO 16,

"Connecting Sun and Heliosphere" Conference, 12 - 17 June 2005. Editors: B. Fleck, Т.Н. Zurbuchen, H. Lacoste. Whistler, Canada, 2005. - P. 685.

A48.Katsiyannis A. SWAP: an EUV imager for solar monitoring on board of PROBA2. /А. Katsiyannis, C. Athanassios, V. Slemzin et al. // Proc. SPIE Conference 5901 "Solar Physics and Space Weather Instrumentation". Edited by S. Fineschi, R. Viereck. - 2005. - P. 236-243.

А49.Слемзин B.A. Многоволновой анализ корональных выбросов масс с

помощью телескопов аппаратуры СПИРИТ / В.А. Слемзин, В.В. Гречнев, И.М. Черток и др. // Тезисы докладов Международной конференции "КОРОНАС-Ф: три года наблюдений активности Солнца 2001-2004г.г.". ИЗМИРАН, 31 января - 5 февраля 2005 г. - С. 7.

А50. Черток И.М. Проявления корональных выбросов массы в крайнем УФ диапазоне: I. Мощное геоэффективное событие 4.11.2001 по данным телескопа КОРОНАС-Ф.СПИРИТ/И.М. Черток, В.В. Гречнев, В.А. Слемзин и др.// Тезисы докладов Международной конференции "КОРОНАС-Ф: три года наблюдений активности Солнца 2001-2004г.г.", ИЗМИРАН, 31 января - 5 февраля 2005 г. - С.10.

А51.Черток И.М. Проявления корональных выбросов массы в крайнем УФ

диапазоне: II. События с мощным потоком протонов по данным телескопов КОРОНАС-Ф.СПИРИТ и SOHO/EIT / Черток И.М., Гречнев В.В., Слемзин В.А. и др. // Тезисы докладов Международной конференции "КОРОНАС-Ф: три года наблюдений активности Солнца 2001-2004г.г.", ИЗМИРАН, 31 января - 5 февраля 2005 г. - С. 11.

А52.Игнатьев А.П. Организация наблюдений, методы обработки и

архивирования данных, полученных с приборного комплекса телескопа -спектрогелиографа СПИРИТ на станции КОРОНАС / А.П. Игнатьев, В.А. Слемзин , C.B. Кузин и др. // Тезисы докладов Международной конференции "КОРОНАС-Ф: три года наблюдений активности Солнца 2001-2004г.г.", ИЗМИРАН, 31 января - 5 февраля 2005 г. - С. 26-27.

А53.Грибков Б.А. Изготовление асферических подложек с супергладкими поверхностями / Б.А. Грибков, Е.Б. Клюенков, В.А. Слемзин и др. // Материалы симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника». Нижний Новгород, 25-29 марта 2005 г. Н.Новгород: ИФМ РАН, 2005. - Т.2. - С. 506-506.

А54.Слемзин В.А. Воздействие факторов космического полета на

характеристики оптических элементов солнечных ВУФ-телескопов / В.А. Слемзин, А.В. Митрофанов, O.JI. Бугаенко и др. // Материалы симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника-2006», 13-17 Марта 2006г., Нижний Новгород, ИФМ РАН. - Т.2. - С. 414-415.

A55.Slemzin V.A. Photometric study of EUV dimmings in powerful eruptive events observed with CORONAS-F/SPIRIT and SOHO/EIT / V.A. Slemzin, V. V. Grechnev, and S. V. Kuzin // Proceedings of the Solar Activity and its Magnetic Origin. 233d Symposium of the International Astronomical Union held in Cairo, Egypt, March 31 - April 4,2006. - P. 361-364.

A56.Slemzin V.A. The CME dynamics associated to the prominence eruption of December 2,2003 / V.A. Slemzin, S. Koutchmy, J.-C. Noens and D. Romeuf // Solar Activity and its Magnetic Origin. 233d Symposium of the International Astronomical Union held in Cairo, Egypt, March 31 - April 4, 2006. Edited by Volker Bothmer; Ahmed Abdel Hady. Cambridge: Cambridge University Press, 2006. -P.361-364.

A57.Berghmans D. SWAP onboard PROBA 2, a new EUV imager for solar monitoring / D. Berghmans, J.F. Hochedez, V. Slemzin et al. // Advances in Space Research. 2006. -V. 38. Issue 8. - P. 1807-1811.

A58.Koutchmy S. Analysis and interpretation of a fast limb CME with eruptive prominence, C-flare and EUV dimming / S. Koutchmy, V. Slemzin, B. Filip-pov et al. // Astronomy and Astrophysics. - 2008. - V. 483. - P. 599-608.

A59.Grechnev V.V. Absorption Phenomena and a Probable Blast Wave in the 13 July 2004 Eruptive Event / V.V. Grechnev, A.M. Uralov, V.A. Slemzin et al. // Solar Physics. - 2008. - V. - 253. - P. 263-290.

АбО.Богачев C.A. Исследование вспышек и других эруптивных процессов в солнечной атмосфере по данным эксперимента СПИРИТ / С.А.Богачев, С.В. Кузин, В.А. Слемзин. A.M. Урнов // Плазменная гелиофизика. Под ред. JI.M. Зеленого, И.С. Веселовского. - М.:Физматлит. 2008. - С. 140159.

А61.Житник И.А. Исследование активных процессов в солнечной короне методами изображающей спектроскопии в области 8 - 350 А (эксперимент СПИРИТ) / И.А. Житник, С.В. Кузин, В.А. Слемзин и др. // Сол-

нечно-земная физика: результаты экспериментов на спутнике КОРО-НАС-Ф. Под ред. В.Д. Кузнецова. - М.: Физматлит, 2009. - С. 65-127.

А62.Слемзин В.А. Фотометрия солнечного ВУФ-излучения с помощью космических телескопов с многослойной оптикой нормального падения / В.А. Слемзин // Известия РАН. Сер. Физ. - 2011. - Т. 75. №1. - С. 95-100.

АбЗ.Слемзии В.А. Анализ факторов, влияющих на качество изображения солнечных телескопов ВУФ-диапазона с многослойной оптикой / В.А. Слемзин, C.B. Кузин, A.A. Перцов и др. // XV Международный симпозиум «Нанофизика и наноэлектроника». ИФМ РАН, Н. Новгород, 14-18 марта 2011 г. - С. 182-183.

Подписано в печать 14.12.2011 г. Формат 60x84/16. Заказ N8107. Тираж 100 экз. П.л 2. Отпечатано в РИИС ФИАН с оригинал-макета заказчика 119991 Москва, Ленинский проспект, 53. Тел. 499 783 3640

Введение.

Глава 1. Излучение Солнца в вакуумно-ультрафиолетовой области спектра и задачи

ВУФ-астрономии.

§1.1. Исследования рентгеновского и ВУФ-излучения Солнца.

§1.2. Развитие космической солнечной рентгеновской и ВУФ-астрономии.

§1.3. Излучение Солнца в коротковолновой области спектра.

§1.4. Актуальные задачи внеатмосферной солнечной ВУФ-астрономии.

1.4.1. Фундаментальные задачи исследования природы солнечной активности.

1.4.2. Мониторинг солнечного ВУФ-излучения и прогнозирование космической погоды

1.4.3. Исследование воздействия солнечной активности на атмосферу Земли.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Физические основы зеркальной оптики рентгеновского и ВУФ - диапазонов и ее применение в солнечных телескопах.

§2.1. Принципы построения зеркальной оптики рентгеновского и ВУФ - диапазонов.

2.1.1. Коэффициенты отражения сплошных сред с абсолютно гладкой поверхностью.

2.1.2. Влияние шероховатости поверхности на отражение и рассеяние рентгеновского и ВУФ - излучения.

2.1.3. Исследование применимости метода полного интегрального рассеяния (TIS) для оценки шероховатости поверхности.

2.1.4. Интерпретация результатов измерений рассеяния с помощью точной теории.

§2.2. Отражение излучения от многослойных интерференционных структур (МИС).

2.2.1. Принцип работы МИС и основные соотношения.

2.2.2. Влияние шероховатости и вариаций параметров слоев на характеристики МИС

2.2.3. Изготовление и исследование пробных зеркал с многослойным покрытием.

§2.3. Аппаратура и методы исследований качества зеркал для рентгеновского и ВУФ диапазонов спектра.

3.1. Установка ИКАР для испытаний рентгеновской и ВУФ-оптики.

2.3.2. Измерения углового разрешения и спектральных свойств зеркал с многослойным покрытием.

§2.4. Развитие технологии изготовления зеркал для солнечных ВУФ-телескопов.

§2.5. Изготовление плоских и сферических зеркал для телескопов ТЕРЕК/Фобос и ТЕРЕК-К/КОРОНАС-И.

§2.6. Изготовление параболических зеркал для телескопа СПИРИТ Т2 по проекту

КОРОНАС-Ф.

§2.7.Развитие технологии изготовления асферических подложек с сверхгладкими поверхностями.

§2.8. Исследование стабильности характеристик зеркал с многослойным покрытием.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Оптические схемы и фотометрические характеристики спектральноселективных солнечных ВУФ-телескопов проекта КОРОНАС.

§3.1. Выбор оптической схемы телескопа.

3.1.1. Зеркальные системы скользящего падения.

3.1.2. Системы зеркал нормального падения с многослойным отражающим покрытием

§3.2. Выбор спектральных каналов телескопа.

§3.3. Оптимизация спектральных каналов телескопов.

§3.4 . Фотометрические характеристики спектрально-селективных телескопов ВУФ диапазона.

§3.5 . Качество изображения солнечных телескопов ВУФ-диапазона.

Выводы по Главе 3.

Глава 4. Солнечные ВУФ-телескопы проектов Фобос-1, Коронас-И, Коронас-Ф и

PROBA2.

§4.1. Телескопы ТЕРЕК проекта Фобос-1 и ТЕРЕК-К проекта КОРОНАС-И.

4.1.1. Телескоп ТЕРЕК КА «Фобос-1».

4.1.2. Телескоп ТЕРЕК для спутника КОРОНАС-И.

§4.2. Телескопы комплекса СПИРИТ спутника КОРОНАС-Ф.

4.2.1. Программа наблюдений Солнца комплексом СПИРИТ.

§4.3. Фотометрические характеристики телескопов СПИРИТ и их коррекция в течение полета спутника КОРОНАС-Ф.

4.3.1. Функции температурного отклика.

4.3.2. Функции плоского поля и коррекция дефектов изображений.

4.3.3. Измерение ФРТ и рассеянного света во время солнечных затмений.

§4.4. Точность фотометрической калибровки.

Выводы по главе 4.

Глава 5. Результаты исследований ВУФ-излучения Солнца с помощью телескопов

СПИРИТ на спутнике КОРОНАС-Ф.

§5.1. Исследование вариаций потока ВУФ-излучения в максимуме и на спаде солнечной активности 23-го цикла.

§5.2. Исследования эруптивных явлений на Солнце.

5.2.1. Исследования структуры диммингов.

5.2.2. Исследования временных характеристик диммингов и их связи с глобальной структурой магнитного поля.

5.2.3. Исследования корональных волн и распространения диммингов.

5.2.4. Анализ абсорбционных явлений, сопутствующих эрупции.

§5.3. Исследования поглощения солнечного излучения в верхней атмосфере Земли и его связи с геомагнитными явлениями.

Выводы по главе 5.

Актуальность темы исследования

Изучение Солнца и солнечно-земных связей имеют большое фундаментальное и практическое значение. В настоящее время во всем мире резко возрастает объем исследований взаимосвязи явлений на Солнце и их последствий в межпланетном и околоземном пространстве, объединяемых понятием «космической погоды». Активные процессы на Солнце являются главной движущей силой возмущений, приводящих к геомагнитным бурям, изменениям в состоянии верхней атмосферы и ионосферы, нарушениям радиосвязи и систем геопозиционирования, а иногда и к значительным техногенным последствиям [1].

Основным источником информации о процессах на Солнце и состоянии его активности является его излучение в различных длинах волн, которое отождествляется с областями Солнца, характеризуемыми определенной температурой, плотностью плазмы и напряженностью магнитного поля. Наиболее значительные проявления солнечной активности наблюдаются в короне Солнца в области температур от сотен тысяч до десятков миллионов градусов Кельвина (МК) и регистрируются в мягком рентгеновском (1-100 А) и вакуумном ультрафиолетовом (ВУФ, 100-2000А) диапазонах длин волн. Всплески солнечной активности, обусловленные кратковременным выделением огромной (1025-1026 Дж) энергии, сопровождаются резким повышением потока излучения (вспышки), выбросами коронального вещества (корональных выбросов массы - КВМ) и выбросами в гелиосферу потоков высокоэнергичных заряженных частиц. Изучение динамики этих процессов и сопутствующих явлений в хромосфере и короне важно для установления физической природы солнечной активности, построения теоретических моделей и, в конечном счете, для прогнозирования возможных геофизических последствий (см., например, [2-4]). В этом аспекте особую ценность представляют количественные фотометрические данные, отражающие пространственно-временную динамику эволюции солнечных структур, как интегрально по всему диску и короне Солнца, так и в отдельных локальных образованиях.

Поскольку поглощение атмосферы препятствует регистрации солнечного рентгеновского и ВУФ-излучения на наземных обсерваториях, наблюдения в этом диапазоне возможны только за пределами атмосферы с борта спутников, ракет или других космических аппаратов. Рентгеновская и ВУФ-астрономия Солнца возникла с началом космических исследований в 50-х годах 20-го века. Первый этап исследований был выполнен в период с конца 60-х до середины 80-х годов в США, СССР, ряде европейских стран на ракетах, спутниках (ОБСМ, 080-7, Космос, Интеркосмос) и космических обсерваториях

8ку1аЬ, 8ММ) [5]. В ходе этих исследований были установлены основные типы солнечных структур, определяющие потоки рентгеновского и ВУФ излучения (активные области, корональные дыры), спектры излучения, плотность и температура плазмы и их динамика при развитии процессов солнечной активности. Теоретический анализ результатов показал, что процессы, связанные с солнечной активностью, происходят в широком диапазоне пространственных и временных масштабов, и для их исследования необходима разработка телескопов для длительных наблюдений Солнца, позволяющих выполнять фотометрические исследования солнечного излучения в различных спектральных участках коротковолнового диапазона с высоким пространственным и временным разрешением.

Первоочередные задачи второго этапа развития солнечной внеатмосферной астрономии были сформулированы в программе КОРОНАС (Комплексные Орбитальные Околоземные Наблюдения Активности Солнца), которая начала разрабатываться в СССР в 1970-х годах и предусматривала создание трех спутников для исследований Солнца, разработку аппаратуры и выполнение большого объема наблюдений на орбите в течение нескольких циклов солнечной активности [6-8]. В частности, были сформулированы следующие научные задачи:

- Исследование механизмов возникновения и развития солнечных вспышек по временному ходу, изменению структуры, спектров и поляризации вспышечных областей.

- Исследование нестационарных явлений в солнечной плазме ("горячие точки", выбросы корональной плазмы, и др) , частоты их возникновения, условий появления, динамики развития, вторичныхявлений.

- Поиск возможных источников солнечного ветра, исследование процессов его генерации, выяснение связи параметров наблюдаемого солнечного ветра с процессами на Солнце.

- Диагностика элементов структуры активных областей, участков спокойного Солнца и корональных дыр во временных масштабах от 0,1 с до десятков суток. Исследование распределения гелия в переходном слое, ближней и дальней короне.

Одним из важнейших этапов реализации этой программы явилось создание космических телескопов нового типа для получения изображений солнечной короны и исследования пространственно-временной динамики солнечных структур. Ключевым элементом такого телескопа является его оптическая система, которая должна работать в

MP или ВУФ диапазоне, обладать достаточной эффективной площадью и спектральной селективностью, высоким угловым разрешением и способностью к длительной работе в условиях космоса. В результате анализа спектров плазмы солнечной короны было установлено, что для решения поставленных задач оптимальным является телескоп с зеркальной оптикой, имеющий несколько спектральных каналов в коротковолновой части ВУФ диапазона 130-350 Ä. Данная область спектра содержит яркие линии ионов железа Fe IX - Fe XXIV, излучающиеся из плазмы с температурой 1-15 МК, и яркую линию гелия Hell 304 Ä, соответствующую переходному слою с температурой 20 - 80 тысяч градусов, что полностью перекрывает диапазон температур солнечной короны и переходного слоя.

В конце 1970-х - начале 1980-х г. были разработаны принципы и технология изготовления зеркал нормального падения с многослойными покрытиями, представляющими собой периодические структуры нанометровых размеров на базе пары веществ с различающимися диэлектрическими константами [9-12]. В частности, была предложена структура Mo-Si, которая хорошо отражает в ВУФ-области спектра 130 - 350 Ä и позволяет получить пиковый коэффициент отражения до 70% [13, 14], что дает возможность регистрировать спектральные линии, соответствующие всему диапазону температур солнечной короны. Кроме того, спектральная ширина пика отражения многослойного покрытия (ХУЛХ. ~ 10 - 30) оказывается достаточной для разделения групп линий с различающимися температурами возбуждения, соответствующих разным высотным слоям солнечной короны, что очень важно для диагностики плазмы. Зеркала с отражающим покрытием Mo-Si хорошо сочетаются со спектральными фильтрами на основе тонких пленок алюминия толщиной ~ 0,2 мкм, что обеспечивает высокое пропускание в рабочей области спектра (более 50%) и подавление яркого видимого излучения (5-6 порядков для однослойного фильтра).

Разработка зеркальной оптики нормального падения для ВУФ диапазона потребовала проведения детальных исследований отражающих свойств зеркал. Качество зеркал, работающих в рентгеновском и ВУФ диапазонах спектра, в первую очередь определяется шероховатостью отражающей поверхности, которая может быть описана корреляционной функцией распределения неоднородностей ее профиля. На практике для сравнительного анализа качества поверхности зеркала часто используют среднеквадратическую высоту и корреляционную длину шероховатости, определяемые в пространственных масштабах, соответствующих отношению длины волны к угловому размеру изображаемого объекта. Проведенные оценки показали, что для получения пикового коэффициента отражения зеркал, близкого к теоретически возможному, суммарная среднеквадратическая высота шероховатости подложки и покрытия а не должна превышать величины А/40. В ВУФ диапазоне 130 - 350 Ä величина а должна быть менее 3 - 8 Ä, т.е. на порядок меньше, чем допустимо в видимом диапазоне.

В начале 1980-х годов в ФИАНе были проведены исследования отражения и рассеяния рентгеновского и ВУФ излучения от зеркальных поверхностей с различной шероховатостью [15, 16]. Теоретический анализ показал, что использовавшаяся в то время скалярная теория рассеяния Бекмана [17], основанная на приближении Кирхгофа, в рассматриваемом диапазоне не дает правильного описания связи рассеяния с длиной волны и углом скольжения. На основе полученных данных была построена более точная векторная теория, в которой отраженная и рассеянная волны формируются в приповерхностном слое и зависят от диэлектрических констант граничащих сред [18].

С начала 1980-х годов, в ФИАН совместно с ИФМ РАН был выполнен большой объем исследований по созданию фокусирующих многослойных зеркал для солнечных ВУФ-телескопов, разработана технология их изготовления, методика испытаний и калибровок. В результате этой работы были изготовлены первые плоские и сферические фокусируюшие зеркала на области 175 и 304 Á для телескопа ТЕРЕК по проекту Фобос-1 (1988 г.) [19] , сферические зеркала на области 132, 175 и 304 Á для телескопа ТЕРЕК-К спутника КОРОНАС-И (1994) [20] и асферические (параболические) зеркала на области 175 и 304 Á для телескопа СПИРИТ Т2 спутника КОРОНАС-Ф (2001-2005 г.) [21]. За рубежом первые телескопы этого типа были созданы значительно позже: телескоп EIT на KA SOHO (Европейское космическое агентство - HACA) был запущен в 1995 г. [22], телескоп TRACE (HACA) - в 1998 г. [23].

В процессе создания солнечных ВУФ-телескопов по программе КОРОНАС были решены вопросы выбора типа оптических систем и рабочих спектральных диапазонов, оптимальных для решения поставленных научных задач. Параллельно с созданием оптики были также разработаны детекторы изображений, спектральные фильтры, бортовые электронные системы регистрации и управления, построены наблюдательные программы и алгоритмы обработки информации. Наблюдения Солнца, проведенные с помощью ВУФ-телескопов на спутниках КОРОНАС-И и КОРОНАС-Ф показали их эффективность, правильность заложенных в конструкцию решений [24]. Полученный опыт, технология изготовления оптики и методика фотометрического анализа солнечных изображений были использованы в ФИАНе при создании солнечного телескопа ТЕСИС для спутника КОРОНАС-Фотон, работавшего на орбите с января по ноябрь 2009 г. [25], а также бельгийского телескопа SWAP на европейском спутнике PROBA 2 [26, 27], запущенного в ноябре 2009 г.

Весьма актуальным вопросом является точность и надежность фотометрического анализа данных, получаемых с бортовых телескопов в течение длительного срока их эксплуатации. Конструкция прибора и его основные компоненты должны иметь необходимый ресурс работы и быть устойчивыми к воздействию факторов космического полета: колебаниям температуры, космической радиации, остаточному вакууму КА, содержащему пары летучих компонентов, «космическому мусору» и т.д. Поскольку полностью учесть до полета воздействие всех как предполагаемых, так и заранее неизвестных факторов не представляется возможным, весьма важным является вопрос о проверке характеристик прибора в течение эксперимента, выявлении и компенсации погрешностей в наблюдательных данных, связанных с длительным воздействием факторов космоса. Одним из наиболее эффективных способов поддержания необходимой точности фотометрических данных в течение длительного полета является взаимная калибровка данного телескопа с аналогичными приборами на других КА [28, 29].

Для извлечения из данных наблюдений полезной физической информации о процессах, происходящих на Солнце, должны быть разработаны методы предварительной обработки, включающие учет инструментальных характеристик прибора и условий наблюдений, например, учет поглощения излучения Солнца атмосферой Земли при наблюдениях на частично затемняемых участках околоземных орбит. Фотометрические методы обработки данных, основанные на анализе пространственно-временных соотношений в излучении различных солнечных структур, дают возможность выявить причинно-следственные связи между солнечными явлениями и установить их физическую природу, источники и особенности развития.

Благодаря рекордному угловому разрешению (до 0,5"), чувствительности и наличию спектральной селективности, рассматриваемые в настоящей работе солнечные ВУФ-телескопы в настоящее время являются основными космическими инструментами, которые используются не только для фундаментальных исследований по физике Солнца, но и в практических целях для постоянного мониторинга солнечной активности и прогнозирования космической погоды. Об актуальности этого направления свидетельствует то, что с 1988 по 2009 г. всего в мире было запущено 10 космических аппаратов с телескопами и спектрометрами для исследований Солнца в ВУФ - диапазоне, в том числе, 4 комплекса аппаратуры с 6-ю приборами, которые были созданы в Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН (в феврале 2010 г. была запущена 11-я американская обсерватория 800). За последние 20 лет солнечная внеатмосферная ВУФ-астрономия превратилась в важнейшее направление солнечной физики, давшее наиболее важные фундаментальные научные результаты и имеющее перспективы дальнейшего развития в будущем. С помощью приборов, созданных в ФИАН, был выполнен большой объем исследований Солнца и полностью подтверждена правильность выбора концепции и реализации солнечного космического ВУФ телескопа.

Объектом исследования в настоящей работе является солнечная корона, представляющая собой сложную магнитно-плазменную структуру, нагретую до температуры порядка миллиона градусов и выше. В короне происходит накопление энергии и массы вещества и их высвобождение в активных процессах - вспышках, эрупции, ускорении потоков заряженных частиц. Анализ излучения короны очень важен для установления физических механизмов активных процессов, их локализации и прогнозирования возможной геоэффективности. Структура и излучение короны изменяются в ходе циклов солнечной активности, и эти изменения связаны не только с локальными возмущениями, но и с эволюцией глобального магнитного поля Солнца.

Предметом исследования является ВУФ излучение солнечной короны, несущее информацию о происходящих в ней физических процессах. Фотометрический анализ изображений Солнца в различных спектральных интервалах ВУФ диапазона дает возможность определить температуру и плотность плазмы и идентифицировать как устойчивые долгоживущие солнечные структуры - активные области, корональные дыры, области спокойного Солнца, так и транзиентные явления — яркие точки, джеты, корональные выбросы, димминги, корональные волны и т.д. Вариации излучения солнечной короны в ВУФ диапазоне отражают изменения солнечной активности. Корональные структуры, наблюдаемые в ВУФ-диапазоне, обусловлены структурой локальных магнитных полей. В отсутствие прямых методов измерения магнитного поля в короне, ВУФ изображения являются важным источником данных для магнито-гидродинамического моделирования процессов солнечной активности.

Целями настоящей работы явились: создание астрономической оптики вакуумного ультрафиолетового (ВУФ) диапазона, разработка спектрально-селективных телескопов для внеатмосферных исследований Солнца в ВУФ области спектра и проведение исследований излучения солнечной короны на спутнике КОРОНАС-Ф.

В ходе работы были поставлены и решены следующие задачи:

- анализ актуальных научных задач исследований излучения солнечной короны и разработка концепции спектрально-чувствительного космического солнечного телескопа ВУФ диапазона;

- проведение экспериментальных исследований отражения и рассеяния мягкого рентгеновского и ВУФ излучения на зеркальных поверхностях, разработка технологии изготовления, методов и аппаратуры для аттестации сверхгладких поверхностей, спектральных и изображающих свойств зеркал с многослойным покрытием; выбор типа оптической системы и создание бортовых зеркальных солнечных телескопов ВУФ диапазона ТЕРЕК по проекту Фобос, ТЕРЕК-К по проекту КОРОНАС-И и СПИРИТ по проекту КОРОНАС-Ф;

- исследование стабильности фотометрических характеристик телескопов комплекса СПИРИТ при длительной эксплуатации в космосе, выявление и компенсация погрешностей, повышение надежности данных с использованием взаимной калибровки с ВУФ телескопом Е1Т на обсерватории БОНО; проведение исследований ВУФ излучения солнечной короны на спутнике КОРОНАС-Ф, в том числе, вариаций потока излучения с изменением солнечной активности, динамики эруптивных явлений, а также исследований поглощения солнечного ВУФ излучения в верхней атмосфере Земли.

Временной интервал выполнения работы составляет более 30 лет (1980 — 2011).

Научная новизна

Впервые экспериментально обнаружено, что характеристики отражения и рассеяния мягкого рентгеновского и ВУФ-излучения на полированных поверхностях зеркал отличаются от выводов теории рассеяния, основанной на приближении Кирхгофа. Результаты измерений были использованы при построении точной волновой теории, в которой отраженная и рассеянная волны формируются в приповерхностном слое и зависят как от профиля поверхности раздела, так и от диэлектрических констант граничащих сред.

Впервые разработаны, изготовлены и применены в космическом эксперименте высокоэффективные оптические системы солнечных ВУФ телескопов на основе зеркал с многослойным покрытием, в том числе:

- система с двумя сферическими фокусирующими зеркалами и двумя парами дополнительных плоских зеркал, обладающая полем зрения до 5 градусов и обеспечивающая возможность измерять поляризацию в двух перпендикулярных плоскостях (телескоп ТЕРЕК для КА Фобос-1, 1988 г.);

- 4-элементная система с тороидальными зеркалами, обладающая субсекундным угловым разрешением и позволяющая последовательно регистрировать изображение полного диска Солнца при ограниченном поле зрения детектора (телескоп ТЕРЕК-К для спутника КОРОНАС-И, 1994 г.).

Разработана и реализована на практике методика взаимной калибровки солнечных ВУФ телескопов с аналогичными каналами регистрации на разных космических аппаратах, (телескопы КОРОНАС-Ф/СПИРИТ и 80Н0/Е1Т), позволяющая выявить погрешности измерений потоков ВУФ излучения, возникающие при длительном воздействии факторов космического полета и скомпенсировать их до точности начальных калибровок.

Разработан метод корреляционного анализа временных зависимостей потоков ВУФ излучения солнечной короны в границах удаленных крупномасштабных диммингов, возникающих в процессе эрупции, определена скорость распространения диммингов и их связь с глобальной структурой солнечного магнитного поля.

Впервые показано, что анализ профилей поглощения ВУФ излучения Солнца в атмосфере Земли, измеренных в каналах 175 и 304 А с околоземных орбит на участках заходов в тень и выходов из тени, дает возможность выявить временные вариации плотности в верхней атмосфере на высотах от 200 до 450 км, в том числе, связанные с геомагнитными бурями.

Впервые предложен метод измерения профилей поглощения ВУФ излучения Солнца в атмосфере Земли по изображениям Солнца, получаемым орбитальными солнечными телескопами, что дает возможность получить разрешение профиля по высоте лучше 1 км.

Практическая значимость

Основные принципы технологии изготовления и контроля фокусирующих зеркал нормального падения на сверхполированных подложках с многослойными покрытиями, разработанные совместно с ИФМ РАН в рамках настоящей работы, используются при изготовлении оптических элементов космических приборов (телескопов, спектрометров, фотометров), лабораторных приборов для диагностики горячей плазмы, а также проекционных систем ВУФ литографии.

Созданный в рамках настоящей работы базовый тип солнечного космического ВУФ телескопа является наиболее распространенным типом инструмента для внеатмосферных исследований Солнца и используется как для научных исследований, так и для мониторинга солнечной активности при прогнозировании космической погоды. Солнечные ВУФ телескопы перспективны для мониторинга влияния солнечной активности на состояние верхней атмосферы Земли.

Уникальный массив данных, полученных с помощью ВУФ телескопов комплекса СПИРИТ на спутнике КОРОНАС-Ф в 2001-2005 г.г., а также разработанные методики фотометрической обработки солнечных изображений используются для фундаментальных исследований солнечных явлений, разработки методов прогнозирования солнечной активности, исследования солнечно-земных связей в ФИАН, ИЗМИР АН, ИСЗФ СО РАН, ИПГ, а также в ряде европейских институтов (Католический Университет Лейвена, Бельгия; Университет Грац, Австрия; Королевская обсерватория Бельгии, Брюссель; Центр космических исследований Польской академии наук, Вроцлав, Польша и др.) в рамках проекта СОТЕРИЯ 7-й рамочной программы Европейской комиссии (2008-2011), целью которого являются разработка систем космического мониторинга и прогнозирование космической погоды.

Основные положения, выносимые на защиту

Экспериментально обнаружено, что зависимость от угла падения и длины волны интегрального рассеяния мягкого рентгеновского и ВУФ-излучения на зеркальных поверхностях не соответствует выводам теории, основанной на приближении Кирхгофа, но может быть объяснена волновой теорией, в которой отраженная и рассеянная волны формируются в приповерхностном слое отражателя.

Разработанный комплекс аппаратуры и методики исследования отражающих свойств фокусирующих зеркал ВУФ диапазона обеспечивает измерение шероховатости поверхности зеркал со среднеквадратической высотой профиля поверхности до 1 А, спектральной функции отражения многослойных покрытий в диапазоне 44-350 А с разрешением 1 А и углового разрешения изображающих зеркал ВУФ диапазона с разрешением до 0,2 угловой секунды.

Спектрально-селективные солнечные телескопы с многослойной отражающей оптикой нормального падения, работающие в диапазоне 130-350 А, построенные по однозеркальной схеме Гершеля и имеющие несколько каналов регистрации с шириной от 5 до 30 А, обеспечивают максимальную светосилу, угловое разрешение лучше 1 угловой секунды в поле зрения от 1 до 5° и минимальный фон рассеянного света при исследованиях плазмы солнечной короны с температурой от 20 тысяч до 20 миллионов градусов.

Методика взаимной калибровки близких по параметрам солнечных ВУФ телескопов по долговременным изменениям сигнала интегрального потока ВУФ излучения позволяет выявить погрешности фотометрических измерений, возникающие вследствие длительного воздействия факторов космического полета, и скомпенсировать их до уровня начальных предполетных абсолютных калибровок.

Анализ корреляции временных изменений ВУФ излучения в границах крупномасштабных корональных диммингов, возникающих на Солнце в ходе развития эруптивных процессов, дает возможность идентифицировать корональные структуры, участвующие в эрупции, и выявить глобальные связи магнитного поля в солнечной короне.

Измерения поглощения солнечного ВУФ излучения в верхней атмосфере Земли по изображениям Солнца, получаемым на околоземных орбитах с помощью космических телескопов в участках спектра 175 и 304 А, дают возможность отслеживать вариации плотности атмосферы на высотах от 200 до 450 км и регистрировать возмущения, связанные с геомагнитными бурями, с разрешением по высоте лучше 1 км.

Личный вклад автора

Все изложенные в работе оригинальные результаты получены лично автором либо при его руководстве и непосредственном участии.

В совместных работах автором выполнены (цитирование по списку в Приложении):

- экспериментальные исследования отражения и рассеяния зеркал скользящего и нормального падения в рентгеновской и ВУФ области спектра [11, 15, 16, 85];

- разработаны методы испытаний изображающей зеркальной оптики в части контроля шероховатости, измерения спектральных характеристик и качества изображения [89-91];

- исследованы оптические схемы для построения изображений в МР и ВУФ областях спектра [92-94];

- разработаны основы технологии изготовления подложек зеркал, методы контроля и аттестации фокусирующих зеркал с многослойным покрытием для телескопов по программам Фобос-1, КОРОНАС-И и КОРОНАС-Ф [19-21, 86, 95- 98, 100, 102, 110],

- созданы оптические системы ВУФ телескопов ТЕРЕК по программе Фобос-1, ТЕРЕК-К по программе КОРОНАС-И, СПИРИТ по программе КОРОНАС-Ф, проведены наблюдения Солнца этими телескопами [52, 53, 97, 103, 117-119, 122, 134, 137, 141, 142];

- исследованы фотометрические характеристики телескопов комплекса СПИРИТ и разработана методика коррекции данных измерений в полете спутника КОРОНАС-Ф [28, 48];

- с помощью телескопов комплекса СПИРИТ на борту спутника КОРОНАС-Ф в 2001 — 2005 г.г. получены ВУФ изображения Солнца и проведены исследования вариаций солнечного ВУФ излучения [ 24, 124, 143], эруптивных процессов в солнечной короне, в том числе, в период экстремально высокой солнечной активности (октябрь-ноябрь 2003 г.) [154,

159-165, 167, 169, 170, 174-177] и поглощения солнечного ВУФ излучения в верхней атмосфере Земли [181, 182, 184].

Общее научное руководство разработкой аппаратуры и планирование экспериментов ТЕРЕК (Фобос-1), ТЕРЕК-К/РЕС-К (КОРОНАС-И) и СПИРИТ (КОРОНАС-Ф) осуществлялось И.А. Житником. В разработке, изготовлении аппаратуры и проведении наблюдений Солнца по этим проектам участвовали С.В. Кузин, А.А. Перцов, А.П. Игнатьев, O.JI. Бугаенко, А.В. Митрофанов, С.А. Богачев, С.Н. Опарин, А.И. Степанов, А.Н.Афанасьев, Д.В. Лисин.

Разработка технологии и изготовление фокусирующей оптики с многослойным покрытием для солнечных ВУФ-телескопов по проектам Фобос-1, КОРОНАС-И и Ф проводились совместно с Н.Н. Салащенко, С.Ю.Зуевым, С.А. Гусевым, Б.А. Грибковым, И.Л. Струлей, Е.А. Андреевым.

Анализ данных измерений шероховатостей зеркал методом полного интегрального рассеяния проводился совместно с А.В.Виноградовым, И.В.Кожевниковым, В.И. Микеровым, И.А. Брытовым и А.Я. Грудским.

Испытания многослойных зеркал на установке ИКАР были проведены при участии Е.А. Рагозина, Н.Н. Колачевского, М.М. Митропольского и Н.К. Суходрев.

Апробация работы

Основные результаты работы, приведенные в диссертации, были доложены на 16 российских и 14 международных конференциях:

Всесоюзной конференции ВУФ-89, Иркутск (1989); 10th Conference on Vacuum Ultraviolet Radiation Physics, Paris (1992); SPIE Conference on Laser Physics, №2012 (1993); 4th International conference on X-ray microscopy, Chernogolovka (1993); SPIE Conference "Advances in Multilayer and Grazing Incidence X-Ray/EUV/FUV Optics", №2279 (1994); Симпозиуме "Прикладная оптика-94", С.Пб (1994); Всероссийской конференции по физике Солнца. Москва, МГУ (1994); Национальной конференции по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов, Дубна, (1997); Симпозиуме по солнечно-земной физике России и стран СНГ, Москва, (1998); Симпозиуме «Рентгеновская оптика», Н. Новгород, ИФМ РАН (1999, 2002); 10th European Solar Physics Meeting «Solar variability: from core to outer frontiers», Prague, Czech Respublic (2002); Всероссийской конференции «Актуальные проблемы физики солнечной и звездной активности», Н.Новгород (2003); ISCS Symposium "Solar Variability as an input to the Earth's Environment", Tatranska Lomnica, Slovakia (2003); International Symposium on Solar Extreme Events of 2003 "Solar Extreme Events of 2003: Fundamental Science and Applied Aspects",

Moscow (2004); Всероссийской астрономической конференции ВАК-2004 «Горизонты Вселенной». МГУ, Москва (2004); IAU Symposium 223 "Multi-Wavelength Investigations of Solar Activity", SPb (2004); IAU Symposium 226 "CORONAL AND STELLAR MASS EJECTIONS", Beijing, China (2004); Conference SPM-11 "The Dynamic Sun: Challenges for Theory and Observations", Leuven, Belgium (2005); IAU Symposium 233 "Solar Activity and its Magnetic Origin", Cairo, Egypt (2006); Конференциях «Физика плазмы в солнечной системе», ИКИ РАН, Москва (2007, 2008); SOHO 20 Solar Conference, Leuven Belgium (2007); 10th Asian-Pacific Regional IAU Meeting APRIM-2008, Kunming, China (2008); Симпозиумах «Нанофизика и наноэлектроника», ИФМ РАН, Нижний Новгород, (2005, 2006, 2010, 2011) ), Xth Astrophysical Colloquium "the Active Sun", Hvar, Croatia (2010); European Geophysical Union 2011, Wien, Austria.

Публикации по теме работы.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 63 печатных работах и трудах конференций, из которых 32 соответствуют списку ВАК. Публикации автора по теме диссертации отмечены в списке литературы жирным шрифтом.

Результаты работы нашли применение в различных научно-исследовательских и практических приложениях.

Разработанная технология изготовления зеркальной оптики нормального падения с многослойным покрытием используется на более высоком технологическом уровне при создании асферической оптики сверхвысокого разрешения для новых солнечных телескопов, а также при создании проекционных систем для фотолитографии.

Разработанный тип спектрально-селективного солнечного телескопа с многослойной оптикой на диапазон спектра 130-350Á в настоящее время наиболее часто используется в космических экспериментах как для решения фундаментальных проблем солнечной физики, так и для мониторинга солнечной активности при прогнозировании космической погоды. В частности, в этом спектральном диапазоне работают американская обсерватория SDO и бельгийский телескоп SWAP на европейском спутнике PROBA 2, при создании которого был использован опыт разработки телескопов проекта КОРОНАС.

Уникальный массив данных по фотометрии солнечного ВУФ-излучения, полученных в экспериментах с помощью телескопов ТЕРЕК, СПИРИТ и ТЕСИС по программе КОРОНАС в максимуме 23-го и минимуме 24-го солнечного цикла используется в исследованиях эруптивных явлений, процессов в солнечной короне, механизмов генерации солнечного ветра. В частности, работа с этими данными входит в число задач ФИАН как участника проектов СОТЕРИЯ (2008-2011) и ИХИРОС (2012-2014) 7-й рамочной программы Европейской комиссии, целью которых является развитие сотрудничества в создании и совместном использовании баз солнечных данных и разработка на их основе систем космического мониторинга и прогнозирования космической погоды.

Благодарности

Игорю Ильичу Собельману за мудрое руководство, поддержку и помощь в преодолении трудностей в выполнении работы.

Научному руководителю проекта КОРОНАС профессору В.Д. Кузнецову - за усилия по осуществлению проекта и внимание к работе,

Руководителям проектов ТЕРЕК, СПИРИТ, ТЕСИС И.А. Житнику, C.B. Кузину - за постановку задачи, постоянное внимание и ценные указания,

Всем соавторам - сотрудникам Лаборатории РАС ФИАН, отдела спектроскопии ФИАН, ОКБ ФИАН, ИФМ РАН, ИЗМИРАН, ИСЗФ СО РАН, Института космической астрофизики Орсэ (Франция), Королевской обсерватории Бельгии - за помощь и успешную совместную работу.

Особая благодарность члену-корреспонденту РАН H.H. Салащенко, члену-корресапонденту РАН H.H. Колачевскому, профессору A.B. Виноградову, профессору В.Н. Сорокину, И.Л. Струле, д.ф.-м.н. E.H. Рагозину, д.ф.-м.н. В.В. Гречневу, д.ф.-м.н. И.М. Чертоку, Ж.-П. Делабудиньеру, Ф. Ошеру, Д. Бергмансу - за плодотворное сотрудничество и помощь в работе.

Заключение

В результате выполнения работы решена задача создания базового типа спектрально-селективного солнечного телескопа ВУФ-диапазона с оптикой нормального падения и детектором на основе ПЗС с характеристиками, необходимыми для решения актуальных задач солнечной физики.

В процессе работы были решены следующие исследовательские задачи:

- проведен анализ актуальных проблем солнечной физики и выполнено проектирование оптических систем космических телескопов ВУФ-диапазона для их решения в соответствии с современным технологическим уровнем; проведены экспериментальные исследования отражения и рассеяния МР и ВУФ излучения поверхностями зеркал, свойств многослойных покрытий, сформулированы требования к качеству подложек и покрытия зеркал, разработаны методы контроля и аттестации оптических элементов для ВУФ области спектра 130 - 350А;

-разработана технология и изготовлены фокусирующие зеркала нормального падения с многослойным покрытием, работающие в ВУФ - области спектра 130 - 350А с характеристиками, необходимыми для использования в солнечных ВУФ телескопах по проекту КОРОНАС;

- разработаны оптические системы космических телескопов с многослойной оптикой нормального падения для исследований солнечной короны в ВУФ диапазоне спектра 130-350 А, включая первые в мире телескопы данного типа ТЕРЕК для КА ФОБОС-1 (1988 г.) и телескоп ТЕРЕК-К для спутника Коронас-И (1994 г.), а также многоканальный телескоп СРТ-К комплекса СПИРИТ (2001-2005 г.г.).

- С помощью указанных телескопов выполнены наблюдения Солнца с борта космического аппарата Фобос-1, спутников КОРОНАС-И и КОРОНАС-Ф;

- проведены исследования фотометрических характеристик телескопов СПИРИТ и их стабильности при длительной эксплуатации в космосе, разработан метод коррекции данных с использованием взаимной калибровки с аналогичным телескопом Е1Т обсерватории БОНО;

- с помощью телескопов СПИРИТ выполнены исследования вариаций потока солнечного ВУФ-излучения в участках спектра 175 и 304 А в период с августа 2001 по декабрь 2005 г.;

- в период экстремально высокой солнечной активности (октябрь-ноябрь 2003 г.) в эксперименте СПИРИТ проведены исследования мощных эруптивных явлений. Показано, что возникающие в ходе эрупции крупномасштабные димминги связаны с глобальной структурой солнечного магнитного поля;

- в эксперименте СПИРИТ проведены исследования поглощения солнечного ВУФ излучения по изображениям Солнца в участках спектра 175 и 304 Á в верхней атмосфере Земли. Показано, что этот метод может быть использован для мониторинга возмущений в атмосфере на высотах от 250 до 450 км, вызываемых солнечной активностью, с разрешением по высоте лучше 1 км.

1. Публикации по теме диссертации выделены жирным шрифтом

2. Плазменная гелиогеофизика / Под ред. JI. М. Зеленого, И. С. Веселовского. В 2-х т. -М.: Физматлит, 2008. Т. 1. 672 е.; Т. 2. 560 с.

3. Aschwanden М. J. Physics of the Solar Corona. An Introduction with Problems and Solutions (2nd edition) / 2005. Praxis Publishing Ltd., Chichester, UK; Springer, New York, Berlin.

4. Golub, L., Pasachoff, J. The Solar Corona. 2nd edition. Cambridge, University Press, 2010.

5. Space Weather Physics and Effects / Bothmer, V. and Daglis, I. A. (eds.) - Chichester: Springer, Berlin: Praxis. 2007.

6. Житник, И.А., Тиндо, И.П., Урнов, A.M. Рентгеновское излучение Солнца //Труды ФИАН. Т. 195. М.: Наука, 1989а. С. 3-18.

7. Ораевский, В.Н., Собельман, И.И. Комплексные исследования активности Солнца на спутнике КОРОНАС-Ф // Письма в АЖ. 2002. Т. 28, №6. С. 457.

8. Ораевский, В.Н. и др. Комплексные исследования Солнца со спутника КОРОНАС-Ф: новые результаты //УФН. 2002. Т. 172, №8. С.949.

9. Кузнецов, В.Д. Проект КОРОНАС-Ф: исследование солнечной активности и ее воздействий на Землю. // «Солнечно-земная физика: результаты экспериментов на спутнике КОРОНАС-Ф» / Под ред.В.Д. Кузнецова. -М.: Физматлит, 2009. С. 10-34.

10. Vinogradov, A.V., Zeldovich, B.Ya. X-ray and far UV multilayer mirrors: principles and possibilities // Препринт ФИАН. 1976. №185; Appl. Opt. 1977. V. 16. P. 89.

11. Kozevnikov, I.V., Vinogradov, A.V. Basic formula of XUV multilayer optics // Physica Scripta. 1987. V.T17. P. 137.

12. Виноградов, A.B., Брытов, И.А., Грудский, А.Я., Коган, М.Т., Кожевников, И.В., Слемзин, В.А. Зеркальная рентгеновская оптика. / Под ред. А.В. Виноградова. JL: Машиностроение. 1989. 463 с.

13. Мишетт, А. Оптика мягкого рентгеновского излучения. -М.: Мир. 1989. 352 с.

14. Barbee, T.W. Multilayer X-Ray Optics // Optical Engineering. 1986. V. 25, № 8. P. 899.

15. Виноградов A.B. // Квантовая электроника. 2002. Т. 32. № 12. С. 1113.

16. Брытов, И.А., Грудский, А.Я., Слемзин, В.А. О влиянии шероховатости поверхности зеркал на рассеяние рентгеновского излучения // Краткие сообщения по физике ФИАН. 1980. N5. С.16-21.

17. Виноградов, А.В., Кожевников, И.В., Митропольский, М.М., Слемзин, В.А. Оприменимости метода TIS для исследования шероховатости сверхгладких поверхностей по рассеянию рентгеновского излучения // Краткие сообщения по физике. 1989. №11. С. 29-31.

18. Beckmann, P., Spizzichino, A. The scattering of electromagnetic waves from rough surfaces. / -N.Y.: Pergamon Press, 1963. 420 p.

19. Виноградов, A.B., Кожевников, И.В. Отражение и рассеяние рентгеновского излучения от шероховатых поверхностей //Труды ФИАН. 1989. Т. 196. С. 18-46.

20. Гусев, С.А., Дубров, В.В., Салащенко, Н.Н., Слемзин, В.А. и др. Многослойные сферические зеркала нормального падения для ультрамягкой рентгеновской области спектра //Письма в ЖТФ. 1987. Т. 13. Вып. 14. С. 887-892.

21. Gaponov, S.V., Gusev, S.A., Slemzin, V.A. et al. Normal-Incidence Multilayer Mirrors for the 120-450 A Wavelength Region // Journ. X-Ray Science and Technology. 1990. V.2. P. 241248.

22. Delaboudiniere, J.-P. et al.//Solar phys. 1995. V. 162. P. 291.

23. Handy, B.N. et al. //Solar Physics, 1999. V.187. P. 229.

24. Кузин, С.В. Богачев, С.А., Житник, И.А., Слемзин, В.А. и др. Эксперимент ТЕСИС по рентгеновской изображающей спектроскопии Солнца на спутнике КОРОНАС-Фотон //Известия РАН. Серия физическая. 2010. Т 74. № 1. С. 39-43.

25. Katsiyannis, А. С., Berghmans, D. , Slemzin, V. et al. SWAP: an EUV imager for solar monitoring on board of PROBA 2// Proc. SPIE. 2005. V. 5901. P. 236.

26. Berghmans, D., Hochedez, J. F., Slemzin, V. et al. SWAP onboard PROBA 2, a new EUV imager for solar monitoring // Adv. Sp. Res. 2006. V. 38, Issue 8. P.1807.

27. Слемзин, B.A., Кузин, C.B., Житник, И.А. и др. Результаты наблюдений ВУФ-излучения Солнца телескопами СПИРИТ И SOHO/EIT // Астрон. Вестник. 2005. Т. 39. В. 6. С.549-562.

28. Слемзин, В.А. Фотометрия солнечного ВУФ-излучения с помощью космических телескопов с многослойной оптикой нормального падения // Известия РАН. Сер. Физическая. 2011. Т. 75, №1. С. 95.

29. Carrington, R. С. Description of a singular appearance seen in the. Sun on September 1, 1859 // Mon. Not. Royal Astr. Soc. 1860. V. 20. P. 13.

30. Ranyard, C.A. // Mem. Roy. Astron. Soc. 1879. V. 41. P. 520. Ch. 44.

31. Edlen, B. Die Deutung der Emissionslinien im Spektrum der Sonnenkorona // Zs. Astrophys. 1942. V. 22.P. 30.

32. Blake, R.L., Chubb, T.A., Friedman, H., Unziecker, A.E. Interpretation of X-Ray Photograph of the Sun//Astrophys. J. 1963. V. 137. P. 3.

33. Reidy, W.P., Vaiana, G.S., Zehnpfennig, Т., Giacconi, R. Study of X-Ray Images of the Sun at Solar Minimum//Astrophys. J. 1968. V. 151. P. 333.

34. Vaiana, G. S., Krieger, A. S., Timothy, A. F. Identification and Analysis of Structures in the Corona from X-Ray Photography// Solar Phys. 1973. V. 32. P. 81.

35. Meekins, J. F.; Doschek, G. A.; Friedman, H. et al. Solar Soft X-Ray Flare Spectra from OSO-4 // Solar Physics. 1970. V. 13. Issue 1. P.198.

36. Underwood, J. H.; Neupert, W. M. The GSFC EUV and X-ray spectroheliograph on OSO-7 // Solar Physics. 1974. V. 35. Issue 2. P. 241.

37. Tousey, R., Bartoe, J.-D. F., Bohlin, J.D. et al. A Preliminary Study of the Extreme Ultraviolet Spectroheliograms from Skylab // Solar Physics. 1973. V. 33. P. 265.

38. Vaiana, G. S., van Speybroeck, L., Zombeck, M. V. et al. The S-054 X-ray telescope experiment on SKYLAB // Space Science Instrumentation, vol. 3, Feb. 1977, p. 19-76.

39. Underwood, J.H., Milligan, J. E. S056 x-ray telescope experiment on the Skylab Apollo Telescope Mount //Appl. Optics. 1977. V. 16. N 4. P. 858.

40. Tsuneta, S. Magnetic Reconnection in the Solar Corona// Astron. Soc. Pacific Conf. Ser. 1994.V. 68. P. 338

41. Bohlin, J. D., Frost, K. J., Burr, P. T. Solar Maximum Mission // Solar Phys. 1980. V. 65. Issue 1. P.5.

42. Мандельштам, С.JI., Тиндо, И.П., Воронько Ю.К. n др. // Исследование рентгеновского излучения Солнца. I: Измерения при помощи геофизических ракет Сб. «Искусственные спутники Земли». М.: Изд-во Ан СССР. 1961. Вып. 10. С. 12.

43. Летфус, В., Тиндо, И.П. Рентгеновское излучение Солнца в июле 1964 г. и в ноябре -декабре 1965 г. по данным спутника «Электрон-4» и станции «Венера-2» // Космич. Исслед. 1972. Т. 10. №6. С. 920.

44. Житник, И.А., Кругов В.В., Лившиц М.А. Определение температуры спокойной короны по потоку мягкого рентгеновского излучения // Астрон. Журнал. 1970. Т. 47. №4. С. 702; 1972. Т.49. № 1.С. 137.

45. Korneev, V., Krutov, V., Mandelstam, S. et al. A Solar flare X-ray spectra I Wavelengths of FeXXIV-XXV lines in the region 1 85-1 87 A // Solar Phys. 1979. V. 63. - P. 319; 1979. - V. 63. -P. 329; 1980.-V. 68.-P.381.

46. Krutov, V., Korneev, V., Karev, V. et al. Analysis of the high-resolution X-ray spectra obtained aboard the Intercosmos 16 satellite. I Identification of the lines in the 9.14-9.33 A spectral region //SolarPhys. 1981. V. 73.P. 105.

47. Golub, L., Nystrom, G., Herant, M., Kalata, К., Lovas, I. Sub-arcsecond observations of the solar X-ray corona //Nature. 1990. V. 344. P. 842-844.

48. Barbee, T. W. Jr., Weed, J. W., Hoover, R.B. C., Jr. et al. Multispectral solar telescope array II: soft-x-ray/EUV reflectivity of the multilayer mirrors //Proc. SPIE. 1992. V.1546. P. 432B

49. Walker, A.B.C., Hoover, R. В., Barbee, T. W. MultiSpectral Solar Telescope Array VII: a status report //Proc. SPIE. 1994. V. 2011. P. 489-503

50. Житник, И.А., Игнатьев, А.П., Слемзин, B.A. и др. Рентгеновский телескоп ТЕРЕК для исследований Солнца по проекту «ФОБОС» // Тр. ФИАН. Т. 195. М.: Наука, 1989. С. 19-46.

51. Собельман, И.И., Житник, И.А., Слемзин, В.А. и др. Изображения Солнца, полученные рентгеновским телескопом ТЕРЕК на КА ФОБОС-1 //Письма в АЖ. 1990. Т.16. С. 323.

52. Tsuneta, S. et al. The soft X-ray telescope for the SOLAR-A mission // Solar Phys. 1991. V. 136. P. 37.

53. Tsuneta, S. Moving Plasmoid and Formation of the Neutral Sheet in a Solar Flare // ApJ . 1997. V. 483. P. 507.

54. Собельман, И.И., Житник, И.А., Слемзин, B.A. и др. Рентгеновская спектроскопия Солнца в диапазоне 0.84-30.4 ИМ в экспериментах ТЕРЕК-К и РЕС-К на спутнике КОРОНАС-И //Письма в АЖ. 1996. Т. 22, №8. С. 605.

55. Domingo, V., Fleck, В., Poland, A. I. The SOHO Mission: an Overview //Solar Physics. 1995. V. 162, Issue 1-2. P. 1

56. Thompson, В. J., Plunkett, S. P., Gurman, J. B. et al. SOHO/EIT observations of an Earth-directed coronal mass ejection on May 12, 1997 // Geophys. Res. Lett. 1998. V. 25. P. 2465.

57. Zarro, D.M., Sterling, A.C., Thompson, B.J. et al. SOHO EIT Observations of Extreme-Ultraviolet "Dimming" Associated with a Halo Coronal Mass Ejection //Astrophysical Journal. 1999. V. 520. L139.

58. Howard, R.A., Moses, J. D., Vourlidas, A. et al. Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation (SECCHI) // Space Sci. Rev. 2008. V. 136. P. 67.

59. Lemen, J.R., Title, A. M., Akin, D. J. et. al. The Atmospheric Imaging Assembly (ALA) on the Solar Dynamics Observatory (SDO) //Solar Phys. 2011 .Tmp.l72L.

60. Landini, M., Monsignori Fossi, B.C. Solar Radiation from 1 to 100 A // Astronomy &Astroph.l970. V. 6. P. 468.

61. Tucker, W.H., Koren, M. Radiation from a High-Temperature Low-Density Plasma: the X-Ray Spectrum of the Solar Corona //Astrophys. J. 1971. V. 168. P. 283.

62. Mewe, R. Calculated Solar X-Radiation from 1 to 60 A // Solar Physics. 1972. V. 22. P. 459; Calculated solar X-radiation. II Spectrum between 61 and 220 A. Sol. Phys. 1975. V. 44. P. 383.

63. Malinovsky-Arduini, M. Solar physics assessment of future high-resolution observations in the Grazing-Incidence domain // Space Science Rev. 1981. V. 29 P. 301.

64. Mewe, R., Gronenschild E.H.B.M., van den Oord G.H.J. Calculated X-radiation from optically thin plasmas. V. //Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 1985. V. 62. P. 197.

65. Dere, K.P., Landi, E., Mason, H.E. et al. CHIANTI an atomic database for emission lines // Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 1997. -V. 125. - P 149.

66. Martin V. Zombeck. Handbook of Space Astronomy & Astrophysics.2nd edition. Cambridge University Press, 1990.

67. Spiller, E., Grebe, K., and Golub, L. Filters for soft X-ray solar telescopes // Proc. SPIE. 1989. V. 1160. P. 66.

68. Powell, F.R., Vedder, P.W., Lindblom, S.F. Thin film filter performance for extreme ultraviolet and X-ray applications // Opt. Eng. 1990. V. 29, №6. P. 614.

69. Barbee, T.W, Jr. , Mrowka, S. and Hettrick, M.C. Molybdenum-silicon multilayer mirrors for the extreme ultraviolet // Appl. Opt. 1985. V. 24, P. 883.

70. Чижевский A.JI. Космический пульс жизни. M.: Мысль. 1995. 768 С.

71. Eddy, J. A., Ise, R. New Sun: The Solar Results From Skylab//NASA SP-402. 1979. 198 p.

72. Henke, B.L., Gullikson, E.M., and Davis, J.C. // Atomic Data and Nuclear Data Tables. 1993. V. 54.N.2. P. 181.

73. Handbook of Optical Constants of Solids / Ed. E. D. Palik. Academic Press, Orlando, 1985.

74. Chirch, E.L., Jenkinson, H.A., Zavada, J.M. Relationship Between Surface Scattering and Microtopographic Features//Opt. Eng. 1979. V. 18,N.l P. 125.

75. Aschenbach, В., Brauninger, H., Hasinger, G. et al. M Easurements of X-ray scattering from Wolter type telescopes and various flat zerodur mirrors // Proc. SPIE. 1980. V.257. - P.223.

76. Zombeck, M.V. High resolution X-ray scattering measurements//Proc. SPIE. 1981. V.316. P. 174.

77. Herring, J.R.H. Grazing incidence X-ray scattering evaluation of polished surface quality and associated instrumental and residual effects // Appl. Opt. 1984. V. 23. P.l 156.

78. Виноградов, A.B., Зорев, H.H., Кожевников, И.В., Якушкин, И.Г. Об эффекте полного внешнего отражения рентгеновских лучей //ЖЭТФ. 1985. Т. 89. В. 6. С. 2124.

79. Windt, D. L., Donguy, S., Seely, J. et al. EUV Multilayers for Solar Physics // Proc. SPIE. 2004. V. 5168. P. 1.

80. Elson, J.M., Rahn, J.P., Bennett, J.M. Relatinship of the total integrated scattering from multilayer-coated optics to angle of incidence, polarization, correlation length, and roughness cross-correlation properties //Appl. Opt. 1983. V.22.N20. P.3207.

81. Антонов, А.В., Житник, И.А., Слемзин, В.А. и др. Рассеяние холодных нейтронов на шероховатой границе раздела сред // Письма в ЖЭТФ. 1986. Т. 44. Вып. 7. С. 347.

82. Васильев, А.А., Гапонов, С.В., Слемзин, В.А. и др. Многослойные зеркала нормального падения для экстремального ультрафиолетового излучения // ЖТФ. 1990. Т. 60. №5. С. 85.

83. Платонов, Ю.Я., Полушкин, Н.И., Салащенко, H.H., Фраерман, А.А. Рентгенооптические ислледования характеристик многослойных структур // ЖТФ. 1987. Т.57. Вып. 11. С. 2192.

84. Митропольский, М.М., Слемзин, В.А., Суходрев, Н.К.Автоматизированный испытательный стенд «ИКАР» для исследования рентгеновской оптики и детекторов излучения в области спектра 0,5 -120 нм // ПТЭ. 1990. №3. С. 188.

85. Митропольский, М.М., Слемзин, В.А. Методы исследования рентгеновских зеркал скользящего и нормального падения // ПТЭ. 1990. №3. С. 184.

86. Слемзин, В.А., Шурыгин, А.И., Крохоткин А.А. Система накопления данных измерений в режиме дискретного сканирования на основе многоканального анализатора импульсов//Приборы и техника эксперимента. 1985. N2. С.104.

87. Виноградов, А.В., Елинсон, В.М., Слемзин, В.А. и др. Поворот пучка мягкого рентгеновского излучения с помощью сферической поверхности // Доклады АН СССР. 1987. - Т.292. - N3. - С.594-596.

88. Vinogradov, А. V. Elinson, V. М., Slemzin, V. A. et al. Investigation of a steering mirror for the soft X-ray region // Nuclear Instruments and Methods in Physical Research. 1987. A261. P.101.

89. Житник, И.А., Митропольский, M.M., Слемзин, B.A. и др. Исследование телескопической рентгеновской оптики в коротковолновой области спектра // Тезисы докладов VII Всесоюзной конференции ВУФ-86. Рига, 5-7 мая 1986 г. С.184.

90. Slemzin, V.A., Zhitnik, I.A., Ragozin, E.N. and Andreev, E.A. Aspherical multilayer imaging mirrors with sub-arcsecond resolution for solar XUV-telescope //Proc. SPIE. 1994. V. 2279. P. 234.

91. Житник, И.А., Кузин, C.B., Слемзин, В.А. и др. Исследование характеристик многослойных рентгеновских зеркал для диапазона d = 19 нм с помощью лазерно-плазменного источника // Квантовая эл-ка. 1993. Т. 20. №1. С. 89.

92. Житник, И.А., Кузин, C.B., Слемзин, В.А. Многослойная и кристаллическая рентгеновская оптика для солнечной рентгеновской астрономии //Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 1999. №1. С. 19.

93. Akhsakhalyan, A.D., Kolachevsky, N.N., Slemzin, V.A. et al. Fabrication and Investigation of Imaging Normal- Incidence Multilayer Mirrors with a Narrow-Band Reflection in the Range 4.5 nm //Physica Scripta. 1993. V.43. P 516.

94. Зуев, С.Ю., Митрофанов, A.B. Измерение характеристик оптических элементов рентгеновских телескопов // Поверхность. 2002. №1. С. 81.

95. Zhitnik, I.A., Ignatiev, А.Р., Siemzin, V.A. et al. Instruments for XUV-imaging spectroscopy of the Sun on board the CORONAS-I satellite // Proc. SPIE. 1998. V. 3406. P. 1.

96. Ishii, Y. et al. Thermal stability of Mo-based multilayer x-ray mirrors // Proc. SPIE. 1994. V. 2015. P. 132.

97. Fedorenko, A.I. et al. Thermally induced structural and phase transformations of Mo-Si and MoSi2-Si x-ray multilayer mirrors //Proc. SPIE. 1995a. V. 2453. P. 15.

98. Fedorenko, A.I. et al. Multilayer x-ray optics with enhanced thermal and radiation stability // Proc.

99. SPIE. 1995b. V. 2515. P.204.

100. Fedorenko, A.I. et al. Space test of Mo-Si, MoSi2-Si, W-Si, and WSi2-Si x-ray multilayer mirrorson the Russian orbital station Mir //Proc. SPIE. 1995c. V. 2453. P.ll.

101. Mirkarimi, P.B. Defects from substrate particles depend on the sputter deposition process // Opt.

102. Eng. 1999. V.38,N7.P.1246.

103. Wedowski, M. et al. // Proc. Of the 5th Int. Conf. On the Physics of X-ray Multilayer Structures.

104. Chamonix, Mont-Blanc (France), 5-9 March, 2000.

105. Wolter, Н. Spiegelsysteme streifenden Einfalls als abbildende Optiken für Rontgensytahlen//Ann.der Phys., 1952, V.10, №1. P. 94.

106. Golub, L., Deluca, E., Austin, G. et al. The X-Ray Telescope (XRT) for the Hinode Mission//Solar Physics. 2007. V. 243. P. 63.

107. Попов, Г.М. Асферические поверхности в астрономической оптике // М.: Наука. 1980.

108. Harrison, R.A., Sawyer, Е.С., Carter, M.K. et al. The Coronal diagnostic spectrometer for the Solarand Heliospheric Observatory// Sol. Phys. 1995. V.162. P. 233.

109. Culhane, J.L., Harra, • L.K., James, A.M. et al. The EUV Imaging Spectrometer for Hinode //Solar

110. Phys. 2007. V. 243. P. 19.

111. Zhitnik, I.A., Bugaenko, O.I., Ignat'ev, A.P. et al. Dynamic 10 MK plasma structures observed inmonochromatic full Sun images by the SPIRIT spectroheliograph on the CORONAS-F mission // Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 2003. V. 338. P.67.

112. Sobelman, I.I., Zhitnik, I.A., Ignatiev, A.P., Slemzin, V.A. et al. Diagnostics of the innercorona by XUV-imaging of the Sun //Adv. Sp. Res. 1991. V. 11. P. 99.

113. Житник, И.А., Игнатьев, А.П., Слемзин, B.A. и др. Телескоп ТЕРЕК для полученияизображений Солнца в жестком УФ-диапазоне 13-30 нм на спутнике Коронас-И. // Тезисы докладов симпозиума "Прикладная оптика-94". С.Пб. 1994. С. 99.

114. Житник, И.А., Игнатьев, А.П., Слемзин, В.А. и др. Исследование переходного слоя и короны Солнца методом изображающей спектроскопии в экспериментах ТЕРЕК и РЕС на спутнике КОРОНАС-И // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1996. - Т. XXXIX. №1112. С. 1506.

115. Brosius, J.W., Thomas, Roger J., Davila, J. M., Landi, E. Analysis of a Solar Active Region

116. Extreme-Ultraviolet Spectrum from SERTS-97 // Astroph. J., 2000. V. 543, Issue 2. P. 10161026.

117. Dere K. P., Moses J. D., Delaboudiniere J.-P. et al. The preflight photometric calibration of theextreme-ultraviolet imaging telescope EIT // 2000. Solar Phys. V. 195. P. 13.

118. Житник, И.А., Кузин, С.В., Слемзин, В.А. и др. Основные результаты эксперимента

119. СПИРИТ на орбитальной станции КОРОНАС-Ф // Астрон. Вестник. 2005. Т.39, №6. С. 495.

120. Defise, J.M., Halain, J.-P., Berghmans, D. et al. SWAP, a novel EUV telescope for Space Weather //Proc. SPIE. 2007. V. 6689. P. 66890S.

121. Михельсон, H.H. Оптические телескопы. Теория и конструкция. Изд. Наука. 1976.

122. Сокольский, М.Н. Допуски и качество оптического изображения JL: Машиностроение.1. Ленингр. Отд-ние, 1989.

123. Clette, F. et al. The Radiometric Calibration of the Extreme Ultraviolet Imaging Telescope // in:

124. Results of an ISSI Working Group.V. 2: The Radiometric Calibration of SOHO. 2002. /Eds. A. Pauluhn, M.C.E. Huber & R. von Steiger. P. 121.

125. Defise, 3.M, Moses, J.D., Clette, F. In-flight characterization and compensation of the opticalproperties of the EIT instrument // Proc. SPIE. 1999. V. 3765. P. 74.

126. Defise. J.-M. //Thesis. 1999. University of Liege.

127. Kuhn, J.R., Lin, H., Loranz, D. Gain calibrating nonuniform image-array data using only the imagedata //PASJ. 1991. V. 103. P. 1097

128. Zombeck M.V., Vaiana G.S., Haggerty R. et al. An atlas of soft X-ray images of the solar coronafrom SKYLAB //Astrophys.J. Suppl. 1978.V. 38. P. 69.

129. Hudec, R. , Valnicek, В., Peresty, R. et al. The paraboloid-paraboloid microscopic optical X-raysystem: first experience. 1. Production and tests//Publ. Astron. Inst. Czech. Acad. Sci. 1987. №64.

130. Валышчек, Б., Гапонов, C.B., Слемзин, В.А. и др. Регистрация изображений Солнца в

131. ВУФ и рентгеновском диапазонах спектра с борта межпланетной станции "Фобос-1" // Тезисы докладов VIII Всесоюзной конференции ВУФ-89. Иркутск, 1989. С.301.

132. Житник, И.А., Тиндо, И.П., Слемзин В.А. Люминесцентный преобразователь УМРдиапазона //Кр. Сообщ. По Физ. 1989. №6. С. 47.

133. Mitrofanov, A.V., Pudonin, F.A., Starodubzev, N. Et al. Spectral filtration of XUV radiation withthe help of thin film filters in the TEREK-C solar telescope and RES-C spectroheliograph // Proc SPIE. 1998. V. 3406. P. 35.

134. Obridko, V.N., Slemzin, V. et al. Analyses and modeling of coronal holes observed by

135. CORONAS-1. I. Morphology and magnetic field configuration // Astronomical and Astrophysical Transactions. 2000. V. 18, Issue 6. P.819.

136. Slemzin, V., Bougaenko, O., Ignatiev, A. et al. Off-limb EUV observations of the solar coronaand transients with the CORONAS-F/SPIRIT telescope-coronagraph //Ann. Geophys. 2008. V.26. P. 3007.

137. Митрофанов, A.B., Зуев, С.Ю. О стабильности пропускания тонкопленочных алюминиевыхфильтров // Известия АН. 2004. Т.68. №4. С.556.

138. Айнбунд, М.Р., Поленов, Б.В. Вторичные электронные умножители открытого типа и ихприменение,- М.: Энергоиздат, 1981. 138 с.

139. Zhitnik, I.A., Bougaenko, O.I., Slemzin, V.A. et al. SPIRIT X-ray telescope/spectroheliometer results // ESA SP-506 "Solar Variability: from Core to Outer Frontiers". 2002. V2. P. 915.

140. Житник, И.А., Бугаенко, О.И., Слемзин, B.A. и др. Применение рентгеновской оптики для исследований Солнца в области 1,85-335 А на спутнике "КОРОНАС-Ф // Материалы конференции «Рентгеновская оптика-2002». Н. Новгород: 2002. С.85.

141. Игнатьев, А.П., Слемзин, В.А., Кузин С.В. и др. Обработка данных с приборного комплексателескопа-спектрогелиографа СПИРИТ //ПТЭ. 2008, №4. С. 1.

142. Богачев, С.А., Гречнев, В.В., Слемзин В.А. и др. Об опыте обработки и анализа данныхспутника КОРОНАС-Ф/СПИРИТ и других солнечных экспериментов //Астрон. Вестник. 2009. Т. 43, №2. С. 152.

143. Слемзин, В.А. Анализ факторов, влияющих на качество изображения солнечных телескопов ВУФ-диапазона с многослойной оптикой // Материалы XV Международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника». ИФМ РАН, Н.Новгород, 2011.

144. Акишин, А.И. Космическое материаловедение.- М.: Изд. НИИЯФ МГУ, 2007.

145. Liou Jer-Chyi, Matney M.J., Anz-Meador P.D. et al. // The New NASA Orbital Debris Engineering

146. Model ORDEM2000. NASA/TP-2002-210780. 2002.

147. Auchere, F. et al. SWRI/LASP Sounding Rocket Inter-Calibration With The Eit Instrument On Board SOHO // Solar Phys. 2001. V. 202. P. 269.

148. Mozes, D. et al. EIT observations of the extreme ultraviolet Sun // Solar Phys. 1997. V. 175. P.571.

149. Defise, J.-M., Moses, J.D., Clette, F. In-orbit diagnostics of EIT EUV CCD radiation-inducedaging // Proc. SPIE. 1998. Vol. 3114. P. 598.

150. С. И. Болдырев, Г. С. Иванов-Холодный, О. П. Коломийцев, А. И. Осин. ОСОБЕННОСТИ ЭВОЛЮЦИИ ОРБИТЫ ИСЗ КОРОНАС-Ф НА ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОЙ СТАДИИ СВОЕГО

151. ПОЛЕТА // Астрон. Вестник. 2007. Т. 41, №5. С. 453.

152. Veselovsky I.S., Zhukov A.N., Dmitriev A.V. et al. Global Asymmetry of the Sun Observed in the

153. Extreme Ultraviolet Radiation // Solar Physics. 2001. V. 201. P. 27.

154. Черток, И.М., Гречнев, B.B., Слемзин, B.A. и др. Проявления корональных выбросовмассы в крайнем УФ-диапазоне по данным телескопа СПИРИТ на ИСЗ КОРОНАС-Ф // Астрон. Вестник. 2005. Т. 39, №6. С. 517.

155. Веселовский, И.С. и др. СОЛНЕЧНЫЕ И ГЕЛИОСФЕРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ОКТЯБРЕ

156. НОЯБРЕ 2003г.: ПРИЧИНЫ И СЛЕДСТВИЯ // Космические исследования. 2004. № 5. С. 453.

157. Черток, И. М., Гречнев, В. В. Крупномасштабные канализированные димминги, вызываемыекорональными выбросами массы на Солнце // Астрон. журн. 2003.Т. 80. С. 162.

158. Черток, И. М., Гречнев В. В. КРУПНОМАСШТАБНЫЕ "ДИММИНГИ", ВЫЗЫВАЕМЫЕ

159. КОРОНАЛЬНЫМИ ВЫБРОСАМИ МАССЫ НА СОЛНЦЕ, ПО ДАННЫМ SOHO/EIT В ЧЕТЫРЕХ ЛИНИЯХ КРАЙНЕГО УФ-ДИАПАЗОНА //Астрон. журн. 2003. Т. 80. С. 1013.

160. Harra, L. К., Sterling, А. С. MATERIAL OUTFLOWS FROM CORONAL INTENSITY

161. DIMMING REGIONS" DURING CORONAL MASS EJECTION ONSET// Astrophysical Journal. 2001. V. 561,L215.

162. Черток, И.М., Слемзин, В.А. и др. СОЛНЕЧНОЕ ЭРУПТИВНОЕ СОБЫТИЕ 4

163. НОЯБРЯ 2001 г. ПО ДАННЫМ ТЕЛЕСКОПА СПИРИТ НА СПУТНИКЕ КОРОНАС-Ф // Астрон. Журнал. 2004. Т. 81, №5. С. 1.

164. Slemzin, V.A., Chertok, I.M., Grechnev, V.V. et al. Coronas-F/Spirit Observations of Solar Eruptive Events On 17 And 18 November 2003 // Solar Extreme Events of 2003: Fundamental Science and Applied Aspects. International Symposium on Solar Extreme

165. Events of 2003. July 12-14,2004, Moscow, Russia. Moscow State University. Programme and Abstract Book. P.36.

166. Kuzin, S., Chertok, I., Slemzin, V. et al. CME-associated dimmings on the Sun observed with the

167. EUV SPIRIT telescope on the CORONAS-F spacecraft // Adv. Sp. Res. 2006. V.38, N3. P.451.

168. Grechnev, V., Chertok, I., Slemzin, V. et al. CORONAS-F/SPIRIT EUV observations of

169. October-November 2003 solar eruptive events in combination with SOHO/EIT data // Journal of Geoph. Res. 2005. V. 110 P. A09S07.

170. Khan, J. I. and Hudson, H. S. Homologous sudden disappearances of transequatorialinterconnecting loops in the solar corona // Geophys. Res. Lett. 2000. V. 27, № 8. P. 1083.t

171. Pohjolainen S. et al. Early signatures of large-scale field line opening. Multi-wavelength analysisof features connected with a "halo" CME event // Astron. Astrophys. 2005. V. 434. P. 329.

172. Koutchmy, S., Slemzin, V., Filippov, B. et al. Analysis and interpretation of a fast limb CMEwith eruptive prominence, C-flare and EUV dimming //Astron. Astrophys. 2008. V. 483. P. 599.

173. Slemzin, V.A. Zhitnik, I.A., Bogachev, S.A. et al. EUV-observations of CME-associatederuptive phenomena with the CORONAS-F/SPIRIT telescope/spectroheliograph // Proc. IAU Symposium №226 "Coronal and Stellar Mass Ejections". 2005. P. 21.

174. Grechnev, V.V., Uralov, A.M., Slemzin, V.A. et al. Absorption Phenomena and a Probable Blast Wave in the 13 July 2004 Eruptive Event //Solar Physics. 2008. V. 253. P. 263.

175. Иванов-Холодный Г.С., Никольский Г.М. Солнце и ионосфера / М.: Наука. Физматгиз. 1969.

176. Hedin А. Е., Reber, С. A., Newton, G.P. et.al. A global thermospheric model based on massspectrometer and incoherent scatter data MSIS. I N2 density and temperature // J. Geophys. Res. 1977. V.82, P. 2139.

177. Hedin A. E. Extension of the MSIS Thermospheric Model into the Middle and Lower Atmosphere

178. J. Geophys. Res. 1991. V. 96. P. 1159.

179. Житник, И.А., Боярчук, К.А., Слемзин, В.А. и др. Эффекты поглощения солнечного

180. XUV-излучения верхней атмосферой Земли на высотах 100-500 км в рентгеновских изображениях Солнца, полученных на спутниках КОРОНАС-И (телескоп ТЕРЕК) и КОРОНАС-Ф (рентгеновский комплекс СПИРИТ) // Астрономический вестник. 2003.Т. 37, №4. С. 325.

181. Атмосфера. Справочные данные и модели. JI-д: Гидрометеоиздат. 1991.