Шифр эксперимента: | Альфа-Электрон |
Направление НПИ: | 2. Исследование Земли и космоса |
Секция КНТС: | Солнечная система |
Наименование эксперимента: | Исследование пучков высокоэнергетичных электронов в магнитосфере Земли, генерируемых грозовой активностью |
Цель эксперимента: |
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. |
Описание эксперимента: |
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. |
Новизна эксперимента: |
Впервые будут проведены эксперименты по прямому наблюдению пучков высокоэнергичных электронов, образуемых в высотных электрических разрядах. |
Научная аппаратура: |
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». |
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. Накопление статистики таких наблюдений дадут возможность детально изучить характеристики высотных электрических разрядов. |
Сроки проведения: | 2015-2018 г. |
Состояние эксперимента: | Готовится |
Организация постановщик: | НИЯУ МИФИ |
Организации участники: | ЭОЗ «Квант» при МИФИ, РКК «Энергия»,ЦУП-М, ЦПК, СКБ КП ИКИ РАН,ЗАО НПП СУРА |
Научный руководитель: | Яковлев Александр Александрович |
Публикации по эксперименту: |
Список публикаций в процессе редактирования. |
Последнее обновление: | 14.11.2017 |