Альфа-Электрон

Исследование физической природы нестационарных явлений в верхней атмосфере, связанных с грозовой активностью («спрайты», «синие струи», «эльфы»). Выявление механизмов формирования пучков высокоэнергичных электронов в высотных электрических разрядах, изучение процессов пространственного распространения и временной эволюции таких пучков частиц в магнитосфере Земли.

КЭ направлен на исследование атмосферных явлений, возникающих на больших высотах (вплоть до ионосферных) над грозовыми облаками. К ним относятся «спрайты», «синие струи», «эльфы».

Считается, что эти явления – та или иная форма высотных электрических разрядов. Хорошо известны спутниковые наблюдения высотных атмосферных электрических разрядов в оптическом, рентгеновском и гамма диапазонах.

Однако, до сих пор механизмы формирования перечисленных высотных атмосферных явлений находятся в стадии изучения. Планируются новые эксперименты (в том числе и на МКС), направленные на измерение всплесков излучения в оптическом, ультрафиолетовом и гамма диапазонах («Молния-гамма», «Молния-СМ»).

Одним из ключевых процессов в высотном разряде является ускорение электронов вплоть до энергий порядка и более десяти МэВ. В КЭ «Альфа-Электрон» пучки ускоренных электронов должны будут регистрироваться непосредственно при их распространении вдоль геомагнитной трубки из области генерации над грозовым облаком в магнитосферу. Прямая регистрация пучков ускоренных электронов позволит подтвердить существующие модели нестационарных высотных атмосферных электрических явлений. Измерение энергетических спектров, пространственных и питч-угловых распределений пучков электронов, накопление статистики таких наблюдений дадут возможность детально изучить характеристики высотных электрических разрядов.

В настоящее время полностью выполнено эскизное проектирование по научной аппаратуре и постановке КЭ. Завершена разработка конструкторской и рабочей документации, начата подготовка к изготовлению опытного образца НА для проведения ЛОИ. Изготовление опытного образца планируется в 2012-2013 гг.

Впервые будут проведены эксперименты по прямому наблюдению пучков высокоэнергичных электронов, образуемых в высотных электрических разрядах.

Спектрометр-телескоп «Альфа-Электрон» для измерения потоков высокоэнергичных электронов, построенный на основе многослойной стопки годоскопических пластических сцинтилляционных детекторов, отличающихся высоким быстродействием (время высвечивания – порядка 1 нс).

Разработчик: НИЯУ МИФИ.

В стадии изготовления.

Краткие технические характеристики:

- энергетические диапазоны в пределах: 2-15 МэВ для электронов;

- угловое разрешение: не хуже 10 градусов;

- энергетическое разрешение: не хуже 10% для электронов в указанном энергетическом диапазоне;

- светосила: не менее 10 см²ср;

- апертура: не менее 30 град.;

- масса: не более 20 кг;

- габариты:

блок БД (устанавливается снаружи МЛМ): не более 350x350x300 мм,

блок БУ (устанавливается внутри МЛМ): не более 300x200x100 мм;

- энергопотребление: не более 40 Вт, с учетом АСОТР;

- объем ЗУ для накопления информации: до 16 Мбайт. Аппаратура с аналогичной детекторной системой используется в КЭ «Всплеск».

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. Накопление статистики таких наблюдений дадут возможность детально изучить характеристики высотных электрических разрядов.

Список публикаций в процессе редактирования.