Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: Молния-Гамма
Направление НПИ: 2. Исследование Земли и космоса
Секция КНТС: 4. Солнечная система
Наименование эксперимента: Исследование атмосферных вспышек гамма и оптического излучения в условиях грозовой активности
Цель эксперимента:

Целью эксперимента "Молния - гамма " является подтверждение природы атмосферного разряда «Спрайт», предсказанной теорией, согласно которой «Спрайт» является высотным пробоем атмосферы на убегающих электронах (ПУЭ).

Описание эксперимента:

В последние годы сложились принципиально новые представления об электродинамических процессах в грозовых облаках и их связи с ионосферой и космическими лучами. С одной стороны, наблюдения обнаружили гигантские высотные разряды между грозовыми облаками и ионосферой (названные СПРАЙТ), мощные всплески гамма-излучения из грозовой зоны и интенсивные вспышки внутри грозовых облаков.

С другой стороны, появилась теория, предсказавшая новый вид электрического пробоя воздуха, который получил название "пробой на убегающих электронах" (ПУЭ). ПУЭ - это новое физическое явление, связанное с экспоненциально быстрым размножением в постоянном (или квазистатическом) электрическом поле электронов с энергией ? ~100 кэВ ?10 МэВ. Для возбуждения ПУЭ необходимы затравочные быстрые частицы, их роль в атмосфере выполняют вторичные электроны космических лучей.

На основании данных наблюдений и теории предполагается, что ПУЭ не только вызывает высотные разряды СПРАЙТ, но и оказывает определяющее влияние на развитие электродинамических процессов и генерацию молний в период грозы.

Для исследования физической природы высотных атмосферных разрядов СПРАЙТ необходимо прежде всего осуществить одновременное наблюдение их оптического и гамма - излучения. Соответствующий эксперимент может производиться только с космического аппарата, так как гамма - излучение распространяется на большие расстояния только на значительных высотах в сильно разреженной атмосфере.

Новизна эксперимента:

Основная цель эксперимента - установить природу разряда СПРАЙТ. Сопоставление данных наблюдений с теорией позволит установить свойства пробоя на убегающих электронах (ПУЭ), условия возникновения SPRITE и т.д. Впервые экспериментально подтверждено, что новое физическое явление - «пробой на убегающих электронах» (ПУЭ) может реально существовать в природе. Пока мы имеем лишь теоретическое предсказание этого явления.

Научная аппаратура:

Аппаратура «Фотон - гамма», предназначенная для регистрации оптических и гамма - вспышек в верхней атмосфере над районами с грозовой активностью и для установления наличия временных совпадений гамма - вспышек с импульсной оптической эмиссией над грозовыми облаками типа «Спрайт».

Параметры регистрации гамма - и оптического излучения:

• счет отдельных квантов гамма-излучения в диапазоне энергий (0,3 - 1) МэВ;

• селекция импульсов тормозных гамма - квантов, рождающихся на детекторе при его бомбардировке энергичными частицами радиационных поясов методом их выделения по схеме антисовпадений;

• контроль характерного пространственного размера явления 500x500 км;

• наличие совпадений цугов квантов гамма - излучения с импульсной оптической эмиссией от «Спрайтов» в спектральном диапазоне 0,65 - 0,75 мкм;

• счет грозовых разрядов в единицу времени.

Основные характеристики гамма - детектора.

Угол поля зрения МГД, угл. град ±60;

Рабочий диапазон детектора по энергии гамма-квантов, МэВ-0,3 .1,0;

Площадь монокристалла гамма-детектора, см ? 120;

Толщина монокристалла гамма-детектора, мм 25;

Детектор не имеет пространственного разрешения: охват поверхности Земли в поле зрения детектора, км 2 (2,0 .2,5)•105;

Детекторы работают в режиме счета отдельных квантов.

Постоянная времени отклика гамма-детектора, с ~ 1 •10-7;

Постоянная времени отклика электронного детектора, с ~ 1 •10-8 ;

Сигналы от гамма - и фотоэлектронного детекторов, - совпадающие своими фронтами регистрируются, но из протокола выбрасываются как ненужные либо схемой антисовпадений, либо программой компьютера.

Ожидаемая частота сигналов фона, не более, Гц 700;

Частота оцифровки импульсов по каждому из двух каналов, кГц 8.

ГД собран из трех однотипных детекторов.

Ориентировочная масса каждого детектора, кг 3;

Габаритные размеры, мм 170x220;

Потребление электроэнергии , Вт, не более 20.

Изготовление и поставка НА «Фотон-гамма» осуществляется ИЗМИРАН и НИИ прикладных физических проблем им. Севченко Белгосуниверситета

Ожидаемые результаты:

Результаты КЭ «Молния-гамма» должны привести не только к объяснению физической природы высотных разрядов SPRITE, но и к экспериментальному обнаружению нового физического явления - пробоя на убегающих электронах (ПУЭ). Согласно современным данным ПУЭ должен играть важную роль во всем комплексе грозовых процессов в атмосфере. Таким образом, эксперимент на МКС в сочетании с широким комплексом радионаблюдений, включая радиоинтерферометрию и радиолокацию создадут возможность значительного углубления наших знаний о процессах в грозовой атмосфере и их связи с явлениями в ионосфере. Важно также, что выяснение физической природы, свойств, частоты возникновения и интенсивности проникающего излучения может представлять интерес с точки зрения безопасности полетов в грозовой атмосфере.

Полученные результаты:

Результаты эксперимента находятся в стадии обработки.

Сроки проведения:
Состояние эксперимента: Завершен
Организация постановщик: Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН (ИЗМИРАН)
Организации участники: НИИ прикладных физических проблем им. А.Н.Севченко Белгосуниверситета, РКК «Энергия»
Научный руководитель: В.Д. Кузнецов
Публикации по эксперименту:

Список публикаций в процессе редактирования.

Последнее обновление: 01.04.2013

Информационная справка

Программы

Изображения