Lomonosovas: pirmieji rezultatai

Lomonosovas: pirmieji rezultatai

Michailas Panasyuk
"Trejybės pasirinkimas" №19 (213), 2016 rugsėjo 20 d

Palydovas "Lomonosovas"

2016 m. Balandžio 28 d. Iš naujojo Rusijos Rytų kosmodromo į sinchroninę saulės orbitą, apie 500 km aukštį, buvo paleistas palydovas Mikhailo Lomonosovo, kuris ilgiau kaip keturis mėnesius perduoda mokslinę informaciją Žemei. Pasak eksperimentų, atliktų ant palydovo Michailas PanasyukDaktaras fiz.-Mat. Mokslinis direktorius, Maskvos valstybinio universiteto branduolinės fizikos institutas; Kosminių mokslų katedra INP MUU, vadovas. Kosmoso fizikos katedra, fizikos katedra, Maskvos valstybinis universitetas.

Michailas Panasyuk

Maskvos valstybinio universiteto mokslininkų sukurtas "Lomonosovas" kartu su kolegomis iš kitų organizacijų turėtų ištirti labiausiai ekstremalius visatos reiškinius – ypač didelių energijų kosminius spindulius (CLEAR, kurių energija viršija 1019 eV), ankstyvajame Visatoje spinduliuojančios gama spinduliuotės, susijusios su stipriu energijos išmetimu astrofizikos procesuose, taip pat energetinių dalelių poveikis artimos Žemės erdvėje žemės atmosferoje. Be to, ant palydovo įrengtas įrenginys, kuris leidžia imituojant žmogaus regėjimo aparato koregavimą ekstremaliomis kosmoso sąlygomis – beveik be gravitacijos.

Per pastaruosius mėnesius kūrėjai bandė mokslinę įrangą, optimizavo programinės įrangos naudojimo būdus. Iki šiol įrenginiai išbandomi, planuojami moksliniai tyrimai prasideda. Tačiau įdomūs rezultatai buvo gauti per pirmuosius palydovo operacijos mėnesius bandymo režimu. Jie sudarys pagrindą planuoti papildomus eksperimentus.

CLPVE ir trumpalaikiai šviesos reiškiniai

Palydovas įdiegė keletą detektorių kosmetinių dalelių ir radiacijos registracijai, kurį sukūrė mokslininkai Maskvos valstybinio universiteto kartu su studentais, magistrantūromis ir universitetų dėstytojais, o du iš jų – bendradarbiaujant su užsienio kolegomis. Palydovo kosminę platformą sukūrė "VNIIEM" specialistai, remdamiesi "Kanopus" serijos platforma, aktyviai dalyvaujant MSU specialistams.

Orbitalinė teleskopas TUS (Tupė CSSKomplektacija) yra pirmasis instrumentas, skirtas KLEHE trasoms registruoti Žemės atmosferoje iš dirbtinio palydovo. Ji registruoja kosminių dalelių pėdsakus – sparčios ultravioletinės (UV) blyksnius, atsirandančius dėl antrinių dalelių kaskados sąveikos su CLEAR su oro atomiais dešimčių kilometrų aukštyje.Tiesą sakant, TUS orbitinė teleskopa naudoja mūsų planetos atmosferą kaip milžinišką tikslą, kuriame vyksta CLARP sąveikos procesas. Taigi, galima žymiai padidinti efektyvią žiūrėjimo plotą (palyginti, pavyzdžiui, su antžeminiais įrenginiais). Be to, TUS teleskopas, nukreiptas į žemiausią lygį, gali nustatyti kitus įvairius greito atmosferos procesus, kurie pasireiškia UV spinduliuote. Tarp jų yra gerai žinomi žaibo skysčiai ir iki šiol blogai ištirti vadinamieji trumpalaikiai šviesos reiškiniai (spritai, elfai, mėlyni purkštukai, milžiniški purkštukai ir tt). Jau pirmieji atrankiniai matavimai bandymo režime leido kaupti pakankamai daug naudingos informacijos apie atmosferos reiškinius ir paties instrumento veikimą ant palydovo.

Pav. 2 Trumpojo UV spindulių šviesos įvykių žemėlapis Žemės atmosferoje pagal pirmųjų trijų TUS teleskopo mėnesių duomenis

Viena iš TUS teleskopo veikimo būdų galėjo užregistruoti galingus UV spindulius Žemės atmosferoje, kuri tęsiasi nuo kelių vienetų iki šimto milisekundžių. Paprastai daugelis jų yra susiję su griaustinėmis sritimis vidutinės ir žemos platumos ir duodavienalaikis signalas visame prietaiso matymo lauke dėl išsisklaidymo išmestų liuminescencijos į debesis (2 pav.).

Pav. 3.1. UV spindulių pavyzdžiai Žemės atmosferoje su sudėtinga erdvine ir laikine struktūra

Įdomiausi įvykiai yra sudėtinga erdvės ir laiko struktūra, kuri turi būti išsamiai išnagrinėta. Akivaizdu, kad jie priklauso aukščiausios atmosferos laikinosios šviesos reiškinių (vadinamųjų elfų, spritų) klasėje. Tokių įvykių pavyzdžiai parodyti fig. 3. Įdomu pažymėti, kad, remiantis duomenimis iš pasaulio radijo dažnių žaibiškų vietovių tinklo, kai kuriems iš šių įvykių stebėjimo zonoje nebuvo jokio griaustinio perversmo. Šis faktas gali kelti abejonių dėl jų generavimo modelio, susijusio su atmosferinės elektros energijos intensyvėjimu žemesniuose atmosferos sluoksniuose. Netolimoje ateityje bus atliekama įvykių tipologija ir duomenų palyginimas su antžeminiais tinklais žaibo įrašymui ir kitiems eksperimentams.

Toks ultravioletinių spindulių atspindys Žemės atmosferoje, viena vertus, yra nepageidaujamas fonas, atliekantis pagrindinį TUS teleskopo užduotį (CLAWE registravimas),kita vertus, jie yra atskiras tikrasis atlikto eksperimento tikslas – jų fizinio pobūdžio paaiškinimas.

Pav. 3.2. Geografinė UV spindulių būklė Žemės atmosferoje su sudėtinga erdvine ir laikine struktūra

Gama sprogo ir Žemės spinduliuotės diržai

Gama spindulių spinduliais išlaisvinama baisi energija – daugiau nei 10 metų53 erg / s Tai yra tas pats kaip supernovos sprogimas, bet per vieną sekundę. Gama spindulių sprogo pobūdis (kartu su CELP pagreitėjimu) išlieka viena iš šiuolaikinės astrofizikos paslapčių. Manoma, kad jų šaltiniai yra labai toli, vadinamieji kosmologiniai atstumai ir yra susiję su masinių žvaigždžių žlugimu. Norint suprasti gama spindulių sprogo pobūdį, labai svarbu, kad optiniai ir gama intervalai būtų stebimi vienu metu. Iki šiol buvo įmanoma užregistruoti daugiausia optinę spinduliuotę, tai yra tarpžvaigždinės terpės reakcija į spinduliuojančią smūginę bangą. Labai sunku "sugauti" optinę spinduliuotę tiesiai pačioje gama spindulių spinduliavimo momentu, nes iš anksto nežinoma, iš kurios pasaulio bus signalas.Lomonosovas yra pirmasis Rusijos daugiakryptis observatorija, galintis aptikti spinduliuotę nuo objektų nuo gama diapazono iki optinio. Tuo tikslu Lomonosovas įdiegė instrumentus, leidžiančius išmatuoti spinduliuotės išmetimą iš šių neįprastų reiškinių daugelyje bangos ilgių.

Tai visų pirma apie BDRG gama spektrometrą (Blok Dektoriai RRentgeno spinduliaiRamma), teikiančios gama spinduliuotės registravimą su dideliu raiškos laiku ir jautrumu. Tuo pačiu metu BDRG išskiria specialų signalą SHOK plačiakampiams optiniams teleskopams (Shirokolnye Oinaminiai paukščiai Ikiamers), pagal kurį įsimenamas optinis vaizdas dangaus srityje, kurioje įvyko bangavimas. Be to, šis prietaisas leidžia jums nustatyti vietą gama spindulių spinduliavimo šaltinio danguje ir greitai perduoti informaciją pasauliniam tinklui, kad į šį rajoną būtų nukreipti antžeminiai teleskopai.

Iki šiol kosmoso gamtos spinduliai yra šeši kosminės spinduliuotės, taip pat penkios GGR magnetarinės spinduliuotės spinduliai (Soft Gamma Repeater) 1935 + 2154 – sparčiai besikeičianti neutroninė žvaigždė su labai stipriu magnetiniu lauku (apie 1015 Gs). Ypatingas susidomėjimas yra GRB160802, kurio laiko aprašymas parodytas fig. 4Šis sprogimas būdingas tam tikromis laiko sričių viršūnėmis, kurios gali atsirasti dėl susidūrusių su sprogimu atsiradusių reliatyvistinių korpusų. Visi šie įvykiai yra įtraukti į NASA sukurtą pasaulio katalogą.

Pav. 4 Vienas gama sprogo, įrašyto Lomonosovo palydovu

Neseniai bendradarbiaujant su "ICECube" antžeminiu įrengimu Antarktikoje paskelbta apie astrofizinių neutrinų sprogo registraciją. Naudojant prietaisą, BDRG gavo spinduliuotės gama spinduliuotės srauto viršutinę ribą iš didelio energijos neutrinų šaltinio, užfiksuotų šiame eksperimente.

Kartu su astrofiziniais įvykiais BDRG prietaisas užregistravo gama spinduliuotę iš kelių saulės spindulių, taip pat daugybę magnetosferinių elektronų rebentacinių ir subrelativistinių energijų išsiveržimų (pagal spinduliuotės trukdžius).

Ypatingas dėmesys skiriamas jungtinių eksperimentų pradėjimui stebėti elektronų nusėdimą iš Žemės radiacijos juostų "Lomonosovas" ir balionų eksperimentų BARREL (BAllon Astebėsena Relatistinis Elektronas Losses).

Tarptautinis bendradarbiavimas BARREL išleidžia balionus į auroralų platumos (dabar iš Kiruna, Švedijoje) fizinių mechanizmų tyrinėjimuidėl kurių prarandami elektronai (iki reliatyvizmo energijų) iš stabilios zonos Žemės magnetinės gaudyklės (radiacijos juostos) ir jų sąveika su mūsų planetos atmosfera. Bendrų eksperimentų idėja yra vienkartinių didelių ir mažų aukščių (Lomonosovo orbitos ir BARREL balionų trajektorijos Kiruno regione) charakteristikų nusėdimo dalelių matavimas.

Lomonosovo užpildytų dalelių matavimai atliekami naudojant tris instrumentus – BDRG, DEPRON (Dozimeter Uhelektronai Priešraketinė gynybatonus Hneutronai) ir ELFIN-L (Elektronas Loss ir Fields INieškovas už Lomonosovas), apimantis daugybę Žemės Žemės radiacijos juostų dalelių energijos, jų spektrines ir kampines charakteristikas su dideliu laiko momentu – nuo milisekundžių ir dar daugiau. Bendrų BARREL ir Lomonosovo eksperimentų metu jau buvo gauti unikalūs duomenys apie iškilusių elektronų srautus, kurių metu laikui bėgant būdinga struktūra, kuri gali paaiškinti šio unikalaus reiškinio pobūdį artimoje erdvėje.

Kartu su pagrindinių kosmofizinių problemų sprendimu, vienas iš "radiacijos" prietaisų – "DEPRON" – leidžia stebėti radiacijos situaciją artimoje Žemės erdvėje.Dėl dviejų puslaidininkių detektorių, skirtų užfiksuoti dalelių aptikimui, taip pat du lėtų neutronų skaitiklius, šis prietaisas leidžia įrašyti protonų, elektronų ir neutronų srautus, taip pat absorbuotą spinduliuotės dozės galingumą Lomonosovo skrydžio trajektorijoje. Kartu su duomenimis iš kitų radiacijos stebėjimo priemonių, sukurtų Mokslo institutu branduolinės fizikos Maskvos valstybinio universiteto ir įdiegtas į kitus palydovus (žemos orbitos "Meteor" serijos ir Geostacionariosios elektrodai), Lomonosovo duomenys bus svarbus elementas vieningoje radiacijos stebėjimo sistemoje artimoje Žemės kosmosas.

Pav. 5 Orbitalinio skrydžio prietaisas DEPRON užregistravo radiacijos dozę

Kitas "Lomonosov" įrenginys – UFFO (Ultra Fas Fblakstiena Observatory) Tai yra 20 cm ultravioletinių spindulių teleskopas, veikiantis prisitaikančios optikos principu ir kontroliuojamas spinduliuoju iš plačiakampio rentgeno fotoaparato, esančio joje. Rentgeno spindulių detektoriaus uždavinys – nustatyti rentgeno spinduliuotės trukmės atsiradimo kryptį ir laiką bei, naudojant šią informaciją, nukreipti UV-UV teleskopą į jo šaltinį.Šiuo metu šio prietaiso tikrinimo tikruoju skrydžio sąlygomis programos bandymai baigiasi.

Judesio liga mikrogravitacijoje

Vykdant kitą eksperimentą Lomonosovo lėktuvuose, taip pat nagrinėjami ekstremalūs reiškiniai, tačiau šį kartą iš kosmoso biologijos ir fiziologijos srities. IMISS-1 prietaisas (Irinstitutas Mteminis Irtyrimai Suklaidinga SuSistema) leidžia įrašyti ir analizuoti pagreičius palydovo orbitinio skrydžio sąlygomis.

Pagrindiniai šio tyrimo uždaviniai yra susiję su vadinamąja judesio liga mikrogravitacijoje, viena iš jų apraiškų yra uždelsimas stabilizuoti asmens žvilgsnį kosminiu skrydžiu. Galima kovoti su aprašytu reiškiniu sukuriant specialų prietaisą – žvilgsnio stabilizatorių. Siūloma nustatyti korektoriaus signalus priklausomai nuo astronaučio galvos judėjimo pagal inercinių mikromechaninių jutiklių indikacijas ir perduodamą galvanine stimuliacija prie jo vestibulinio aparato pagrindinių aferentinių neuronų.

IMISS-1 eksperimento metu būtina išsiaiškinti, kaip jutiklių charakteristikos keičiasi kosminio skrydžio sąlygomis, palyginti su antžeminių bandymų duomenimis. Šiuo metu duomenys kaupiami statistinei analizei. Manoma, kad turėsite gauti duomenis apie mikroakcelerometrų, esančių orbitiniame skrydyje, instrumentinių paklaidų. Šiuo tikslu mikroblokų reikšmės jautrioms masėms bus naudojamos esant orbitų duomenims ir standartinių jutiklių kampinio greičio jutiklių rodmenims.

Maskvos valstybiniame universitete sukurtas Kosmoso duomenų centras ir toliau gauna ir apdoroja informaciją iš palydovo "Lomonosovas".

Projekto svetainė


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: