Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: Всплеск
Направление НПИ: 2. Исследование Земли и космоса
Секция КНТС: 4. Солнечная система
Наименование эксперимента: Мониторинг сейсмических эффектов - всплесков высокоэнергичных частиц в околоземном космическом пространстве
Цель эксперимента:

Изучение процессов, связывающих сейсмические процессы и явления в земной коре, магнитосфере, ионосфере и радиационном поясе, изучение физической природы сейсмических эффектов в околоземном космическом пространстве, а также прогностических возможностей нового предвестника землетрясений — всплесков высокоэнергичных заряженных частиц в околоземном космическом пространстве.

Описание эксперимента:

КЭ направлен на исследование сейсмомагнитосферных явлений, связанных с корреляционной зависимостью динамики потоков высокоэнергичных заряженных частиц в околоземном космическом пространстве с сейсмической активностью. Эта зависимость проявляется в том, что флуктуации (всплески) потоков высокоэнергичных частиц могут являться предвестниками сильных землетрясений с магнитудой более 4. Физическая природа подлежащих исследованию наблюдаемых явлений определяется сейсмомагнитосферной связью, основанной на процессах взаимодействия высокоэнергичных протонов и электронов радиационного пояса и ультранизкочастотного электромагнитного излучения, возникающего в очаге землетрясения в процессе его подготовки и распространяющегося в ионосферу и магнитосферу. Проведение исследований физических процессов должно дать возможность детально понять природу сейсмомагнитосферных явлений и позволит продвинуться в решении практических задач по разработке методов прогноза землетрясений.

Новизна эксперимента:

Принципиальным отличием эксперимента «ВСПЛЕСК» является возможность проведения анализа каждого зарегистрированного всплеска частиц, а не только различных статистических распределений всплесков частиц и связанных с ними магнитосферных и геофизических событий.

Научная аппаратура:

Спектрометр-телескоп «Всплеск» для измерения потоков высокоэнергичных электронов и протонов, построенный на основе многослойной стопки годоскопических пластических сцинтилляционных детекторов

Разработчик: НИЯУ МИФИ.

Краткие технические характеристики:

- электроны в энергетическом диапазоне 3-30 МэВ;

- протоны в диапазоне 30-100 МэВ;

- раздельная регистрация протонов и электронов в указанных энергетических диапазонах;

- угловое разрешение не хуже нескольких градусов;

- энергетическое разрешение не хуже 15% для протонов и 10% электронов в указанных энергетических диапазонах;

- светосила ~10 см2 ср;

- точность временной привязки порядка 10-2 с;

- апертура не менее 40 град. (±20 град.);

- энергопотребление не более 30 Вт, с учетом АСОТР.

Аппаратура подобная по физическим характеристикам прибору «Всплеск» установлена на КА «Ресурс-ДК1». Аппаратура с аналогичной детекторной системой планируется в КЭ «Альфа-электрон».

Ожидаемые результаты:

За время проведения эксперимента ожидается зарегистрировать порядка 50-100 событий (пучков высокоэнергичных электронов), связанных с высотными электрическими разрядами. При этом для каждого события должны быть определены энергетические спектры, питч-угловые и пространственные распределения частиц, временные профили.

Полученные результаты:

Накопленная в период с МКС-17 по МКС-27/28 в эксперименте «Всплеск» статистика по измерениям фоновых потоков частиц позволила провести надежное выделение в экспериментальных данных всплесков и вариаций потоков частиц.

Всего с августа 2008 г. по сентябрь 2011 г. в экспериментальных данных по НА «Всплеск» было выделено 93 всплесков частиц на уровне 5 стандартных отклонений и выше (из них 10 всплесков во время МКС-27/28), что практически совпадает с ожидаемой расчетной оценкой (в среднем один-два всплеска в месяц), учитывающей время нахождения МКС в требуемых зонах околоземного пространства и вероятность опускания зеркальных точек высыпавшихся в результате взаимодействия частиц из радиационного пояса на спутниковые высоты.

Обнаружено, что наряду с всплесками частиц, наблюдаемыми на различных долготах возмущенных L-оболочек, есть всплески частиц, группирующиеся вдоль линий тектонических разломов, то есть непосредственно в зонах локальных возмущений радиационного пояса. Проведен корреляционный анализ пространственных и временных характеристик зарегистрированных всплесков частиц и данных по сейсмическим событиям, показавший на достаточной статистике, что ~15% всплесков частиц могут иметь сейсмическую природу. Они локализованы на L-оболочках землетрясений и предшествуют за несколько часов землетрясениям с магнитудой более 4 баллов.

Выявлено 8 всплесков частиц – возможных кандидатов в предвестники землетрясений с магнитудой более 4 баллов по шкале Рихтера. Один из результатов этого анализа показан на рисунке 1.

Рис 1. События (21.02.2011 г.), расположенные на одной L-оболочке (L=1.34): всплеск частиц (кандидат в предвестники землетрясения) и землетрясения с магнитудой М>4, произошедшие в интервале 1-5 часов после всплеска частиц. Также на этом рисунке обозначены все землетрясения в указанном временном интервале независимо от L. 

Проведение коррелированных измерений потоков частиц на двух космических аппаратах (МКС и «Ресурс-ДК1») открыло новые возможности в изучении природы всплесков частиц, обеспечило надежность получаемых результатов. Два примера, приведенные на рис. 2 и 3, демонстрируют возможность таких комбинированных измерений.

Рис. 2. Одновременная регистрация всплеска высокоэнергичных электронов на одной L-оболочке на двух КА.

Рис. 3. Одновременная регистрация всплеска высокоэнергичных электронов на одной L-оболочке на двух КА.

Сроки проведения: Продлен до 2013 г.
Состояние эксперимента: Завершен
Организация постановщик: НИЯУ МИФИ
Организации участники: ОАО РКК «Энергия» им. С.П. Королева, ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина», ЦУП ФГУП ЦНИИмаш
Научный руководитель: Гальпер А.М.
Публикации по эксперименту:

1. Александрин С.Ю., Гальпер А.М., Колдашов С.В. и др. Изучение локальных возмущений радиационного пояса в спутниковых экспериментах «АРИНА» и «ВСПЛЕСК». Труды 31-й Всероссийской конференции по космическим лучам, Москва, МГУ, 2010 , GEO_9.

2. Колдашов С.В. и др. «Возможности двух спутникового аппаратурного комплекса «АРИНА-ВСПЛЕСК» для регистрации космических предвестников землетрясений». Научная сессия НИЯУ МИФИ-2009. Аннотации докладов, Москва 2009, т.2, с.169.

3. Александрин С.Ю., Колдашов С.В. и др. «Мониторинг локальных возмущений радиационного пояса по данным экспериментов «АРИНА» и «ВСПЛЕСК»». Научная сессия НИЯУ МИФИ-2010. Аннотации докладов, Москва 2010, т.2, с.293.

4. Александрин С.Ю., Колдашов С.В. и др. «Мониторинг локальных возмущений радиационного пояса по данным экспериментов «АРИНА» и «ВСПЛЕСК»». Труды научной сессии НИЯУ МИФИ-2010. Москва 2010, т.4, с.131-135.

5. Улитин А.А., Колдашов С.В. «Обработка данных спутниковых экспериментов с использованием программной платформы .NET». Научная сессия НИЯУ МИФИ-2011. Аннотации докладов, Москва 2011, т.2, с.104.

6. Александрин С.Ю., Колдашов С.В. и др. «Локальные возмущения радиационного пояса Земли сейсмической природы». Научная сессия НИЯУ МИФИ-2011. Аннотации докладов, Москва 2011, т.2, с.118.

7. Александрин С.Ю., Колдашов С.В. и др. «Ядерно-физическая аппаратура и методы мониторинга локальных возмущений радиационного пояса, связанные с природными и техногенными процессами» Ядерная физика и инжиниринг. 2011, (в печати).

8. Aleksandrin S.Yu., Bakaldin A.V., Batischev A.G., Bjeumikhova M.A., Galper A.M., Grishantseva L.A., Koldashov S.V.,. et al. «The origin of high energy charged particle bursts in the near-Earth space». Annales Geophysicae, 2011. (in press).

Последнее обновление: 15.11.2017

Информационная справка

Программы

Изображения