Lomonosov: første resultater

Lomonosov: første resultater

Mikhail Panasyuk
"Trinity Option" №19 (213), 20. september 2016

Satellit "Lomonosov"

Mikhailo Lomonosov-satellitten blev lanceret den 28. april 2016 fra det nye russiske Vostochny cosmodrom til en solsynkroniseret kredsløb med en højde på ca. 500 km og har videregivet videnskabelig information til jorden i mere end fire måneder. På eksperimenterne udført på satellitten, siger Mikhail PanasyukDoctor Phys.-Mat. Sci., Direktør, Institut for Kernfysik, MSU, Head. Institut for Rumforskning INP MSU, hoved. Institut for Rumfysik, Fysikafdeling, Moskva Statens Universitet.

Mikhail Panasyuk

"Lomonosov", skabt af forskere fra Moskva State University, sammen med kolleger fra andre organisationer bør studere de mest ekstreme fænomener i universet – kosmiske stråler af ekstremt høje energier (CLEAR, med energier over 1019 eV), gammastråleudbrud i det tidlige univers, der er forbundet med de stærkeste emissioner af energi i astrofysiske processer, såvel som effekten af ​​energiske partikler i nær jordens rum på jordens atmosfære. Derudover installeres en enhed om bord på satellitten, hvilket muliggør simulering af korrektionen af ​​det menneskelige visuelle apparat i ekstreme forhold i rummet – med næsten ingen tyngdekraft.

I løbet af de seneste måneder har udviklere testet videnskabeligt udstyr, har optimeret softwaremodiene for dets drift. På nuværende tidspunkt afprøves udstyrets udstyr, de planlagte videnskabelige undersøgelser begynder. Interessante resultater blev imidlertid opnået i de første måneder af satellitoperationen i testmodus. De vil danne grundlag for planlægning af yderligere eksperimenter.

CLPVE og forbigående lysfænomener

Satellitten har installeret flere detektorer til registrering af kosmiske partikler og stråling, skabt af forskere fra Moskva State University sammen med studerende, kandidatstuderende og universitetsprofessorer, og to af dem i samarbejde med udenlandske kolleger. Rumplatformen for satellitten blev udviklet af specialisterne i VNIIEM JSC på basis af Kanopus seriel platform med den aktive deltagelse af MSU-specialister.

Orbital teleskop TUS (TRekowo FFSættet) er det første instrument designet til at optage spor af KLEHE i Jordens atmosfære fra en kunstig satellit. Det registrerer sporene af kosmiske partikler – hurtige ultraviolette (UV) blink, der opstår som følge af samspillet mellem en kaskade af sekundære partikler fra CLEAR med luftatomer i højder af titalls kilometer.Faktisk bruger TUS-kredsløbets teleskop atmosfæren på vores planet som et kæmpe mål, hvor CLARP-interaktionsprocessen finder sted. Dermed er det muligt at øge det effektive visningsområde betydeligt (sammenlignet f.eks. Til jordinstallationer). Desuden er TUS-teleskopet rettet mod nadir i stand til at fastsætte andre forskellige hurtige atmosfæriske processer, der manifesterer sig i UV-stråling. Blandt dem er de velkendte lynudslip, og hidtil undersøgt dårligt såkaldte forbigående lysfænomener (sprites, alver, blåstråler, gigantiske stråler osv.). Allerede de første selektive målinger i testmodus tillod at akkumulere en tilstrækkelig stor mængde nyttige oplysninger både på atmosfæriske fænomener og på selve instrumentets funktion om bord på satellitten.

Fig. 2. Kort over begivenheder af forbigående UV-lys i Jordens atmosfære ifølge data fra de første tre måneder af TUS-teleskopet

I en af ​​TUS-teleskopets funktionsmåder var det muligt at registrere kraftige UV-blink i Jordens atmosfære, som varer fra flere enheder til hundrede millisekunder. Som regel er mange af dem forbundet med tordenvejrområder på mellem- og lavbreddegrader og giversimultant signal i hele synsfeltet på instrumentet på grund af spredning af den udstrålede luminescens i skyerne (figur 2).

Fig. 3.1. Eksempler på UV blusser i Jordens atmosfære med en kompleks rumlig og tidsmæssig struktur

De mest interessante begivenheder er en kompleks rumtidsstruktur, som er underlagt yderligere detaljeret undersøgelse. De tilhører tilsyneladende klassen af ​​høj-atmosfæriske forbigående lysfænomener (de såkaldte alver, sprites). Eksempler på sådanne hændelser er vist i fig. 3. Det er interessant at bemærke, at ifølge data fra verdens netværket af radiofrekvens lynsteder, for nogle af disse begivenheder var der ingen manifestationer af tordenvejraktivitet inden for observationsområdet. Denne kendsgerning kan tvivle på modellen af ​​deres generation i forbindelse med intensivering af atmosfærisk elektricitet i atmosfærens nedre lag. I den nærmeste fremtid vil der blive lavet en typologi af begivenheder og en sammenligning af data med jordbaserede netværk til optagelse af lyn og andre eksperimenter.

Denne form for ultraviolette blink i jordens atmosfære viser sig at være på den ene side en uønsket baggrund, når man udfører TUS-teleskopets hovedopgavePå den anden side repræsenterer de et særskilt konkret mål om, at eksperimentet udføres – præcisering af deres fysiske karakter.

Fig. 3.2. Den geografiske placering af UV-strålerne i Jordens atmosfære med en kompleks rumlig og tidsmæssig struktur

Gamma-Bursts og Earth's Radiation Belts

Med gamma-ray bursts frigives monstrøs energi – over 1053 erg / s Det er omtrent det samme som i en supernova-eksplosion, men i et sekund. Arten af ​​gamma-ray bursts (sammen med accelerationen af ​​CELP) forbliver et af mysterierne i moderne astrofysik. Det menes at deres kilder er placeret på meget langt, såkaldte kosmologiske afstande og er forbundet med sammenbruddet af massive stjerner. For at forstå karakteren af ​​gamma-ray bursts er samtidige observationer i de optiske og gamma områder meget vigtige. Indtil nu var det kun muligt at registrere primært den optiske efterglød, det vil sige det interstellære mediums reaktion på stødbølgen, der passerer gennem det, der opstår under eksplosionen. Det er ekstremt svært at "optage" optisk stråling direkte i selve gamma-ray burst selv, da det på forhånd ikke er kendt, hvilket område i universet signalet kommer fra.Lomonosov er det første russiske multiwaveobservatorium, der er i stand til at detektere stråling fra objekter fra gammaområdet til den optiske. Til dette formål har Lomonosov installeret instrumenter, der gør det muligt at måle strålingsemissionen fra disse usædvanlige fænomener i en lang række bølgelængder.

Dette handler primært om BDRG gamma spektrometeret (Blås Detektorov Pentgen-Damma), der giver registrering af gammastråling med høj temporal opløsning og følsomhed. Samtidig udsender BDRG et specielt udløsersignal til SHOK vidvinkel optiske teleskoper (Wirokopolnye Ohpticheskie Kamers), hvorved det optiske billede af det himmelareal, hvor oversvømmelsen opstod, er gemt. Derudover giver denne enhed dig mulighed for at bestemme placeringen på himlen af ​​kilden til gamma-stråle burst og hurtigt sende information til det globale netværk til målretning af jordbaserede teleskoper til dette område.

Hidtil har seks kosmiske gamma-udbrud af kosmologisk karakter samt fem gamma bursts fra SGR magnetaren (Soft GAmma Repeater) 1935 + 2154 – en hurtigt roterende neutronstjerne med et meget stærkt magnetfelt (ca. 1015 G). Af særlig interesse er stigningen i GRB160802, hvis tidsprofil er vist i fig. 4.Denne udbrud er kendetegnet ved tilstedeværelsen af ​​flere toppe i tidsprofilen, hvilket kan skyldes at kolliderer relativistiske skaller, der er opstået under eksplosionen. Alle disse begivenheder er inkluderet i registret for verdensmappen oprettet af NASA.

Fig. 4. En af de gamma-bursts optaget på Lomonosov satellitten

For nylig meddelte et samarbejde om ICECube-grundinstallationen i Antarktis registrering af en udbrud af astrofysiske neutrinoer. Ved brug af BDRG-enheden opnåede vi estimater af den øvre grænse for gamma-strålingsfluxen fra den høje energi neutrino-kilde, der blev optaget i dette forsøg.

Sammen med astrofysiske hændelser registrerede BDRG-enheden gammastråling fra flere solfangere, samt mange udbrud af de magnetosfæriske elektroner af relativistiske og subrelativistiske energier (ifølge bremsstrahlung-røntgenbilleder).

Af særlig note er begyndelsen af ​​fælles eksperimenter på observationer af præcipitationer af elektroner fra jordens strålerør "Lomonosov" og en række ballonforsøg BARREL (Balloon Enrray for overvågning Relativistic ELectron LOsses).

Det internationale samarbejde BARREL lancerer balloner i auroral breddegrader (nu fra Kiruna i Sverige) for at studere de fysiske mekanismerhvilket fører til tab af elektroner (op til relativistiske energier) fra området med stabil fangst i Jordens magnetfælde (strålingsbælter) og deres interaktion med atmosfæren på vores planet. Ideen om fælles eksperimenter er at måle egenskaberne ved udfældning af partikler samtidigt ved høje og lave højder (Lomonosov-bane og bane af BARREL-balloner i Kiruna-regionen).

Målinger af ladede partikler ved Lomonosov udføres ved hjælp af tre instrumenter – BDRG, DEPRON (Dozimetr Eelektroner, Missilforsvartoner, Hneutroner) og ELFIN-L (ELectron Los og Fields INvestigator for Lomonosov), der dækker en lang række energier af partikler af jordens strålingsbælter, deres spektrale og vinkelegenskaber med høj temporal opløsning – fra millisekunder og mere. I løbet af de fælles eksperimenter af BARREL og Lomonosov er der allerede opnået entydige data om den fine temporale struktur af strømmen af ​​udfældende elektroner, som kan kaste lys på belysningen af ​​naturen af ​​dette unikke fænomen i nært rum.

Sammen med løsningen af ​​grundlæggende kosmofysiske problemer giver en af ​​de "strålings" enheder – DEPRON – overvågning af strålingssituationen i nær jordens rum.Takket være to halvlederdetektorer til detektering af ladede partikler samt to tællere af langsom neutroner, giver denne enhed dig mulighed for at optage proton-, elektron- og neutronflusser samt den absorberede stråledosis på Lomonosov-flyvevejen. Sammen med data fra andre stråleovervågningsinstrumenter, der er oprettet ved Nuclear Physics Research Institute of Moscow State University og installeret på andre satellitter (lav-bane Meteor-serien og Geostationary Electro), vil Lomonosov-dataene være et vigtigt element i det samlede strålingsovervågningssystem i nær jord ydre rum.

Fig. 5. Dosis af stråling registreret af enheden DEPRON i omløbsflyvning

En anden enhed installeret på "Lomonosov" – UFFO (ULTRA Fast Føjenvippe Observatory). Det er et 20-centimeter UV-teleskop, der arbejder efter princippet om adaptiv optik og styres af en trigger fra et vidvinkel røntgenkamera placeret i det. Røntgendetektorens opgave er at fastsætte retningen og tidspunktet for transientens udseende i røntgenstrålen, og ved hjælp af disse oplysninger sender UV-UV-teleskopet til sin kilde.I øjeblikket afslutter testen af ​​softwaren til styring af denne enhed under reelle flyveforhold.

Bevægelsessyge i mikrogravity

I løbet af et andet forsøg ombord på Lomonosov studeres ekstreme fænomener, men denne gang fra rummet af rumbiologi og fysiologi. IMISS-1-enhed (ognstitut Mathematic ogFå studier Cfalsk CSystemet) giver dig mulighed for at optage og analysere accelerationer i forhold til satellit-orbitalflyvning.

Hovedmålene med denne undersøgelse er relateret til den såkaldte motion sickness i mikrogravity, hvoraf en af ​​manifestationerne er forsinkelsen med at stabilisere blikket på en person i en rumflyvning. Det er muligt at bekæmpe det beskrevne fænomen ved at udvikle en speciel enhed – et blikstabilisator. Korrigeringssignaler foreslås dannet afhængigt af astronautens bevægelse i overensstemmelse med indikationerne af inertielle mikromekaniske sensorer og transmitteres ved galvanisk stimulering til hans vestibulære apparaters primære afferente neuroner.

I løbet af IMISS-1-eksperimentet er det nødvendigt at finde ud af, hvordan sensorernes egenskaber ændrer sig i rumflyvningsforhold i sammenligning med ground test data. I øjeblikket opsamles data til statistisk analyse. Det skal indhente data om instrumentelle fejl i mikroaccelerometre i omløbsflyvning. Til dette formål vil værdierne af mikrobelastninger for følsomme masser blive brugt i nærværelse af data på kredsløbets og aflæsningerne af standardfølere af satellitvinkelhastigheden.

Center for rumdata, der er oprettet ved Moscow State University, fortsætter med at modtage og behandle oplysninger fra Lomonosov-satellitten.

Projekt site


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

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