Раскрытие скрытой стороны штормов: запуск французского спутника Таранис

Спрайты, эльфы, самолеты… мало кто знает, что ученые обычно используют такие потусторонние слова для описания кратковременных световых явлений или TLE, световых вспышек, которые происходят во время активных штормов всего в нескольких десятках километров над нашими головами. Мало кто знает также, что штормы могут действовать как ускорители частиц, генерируя очень короткие всплески рентгеновских и гамма-лучей. Но каковы физические процессы и механизмы, стоящие за этими явлениями, обнаруженными всего 30 лет назад? Влияют ли они на физику и химию верхних слоев атмосферы, окружающей среды или даже людей? Таковы вопросы, стоящие перед французским спутником Taranis, который будет подниматься в воздух в ночь с 16 на 17 ноября на ракете-носителе Vega из Космического центра Гвианы - все французской миссии с участием ученых-исследователей из CNES, национального научно-исследовательского центра CNRS, комиссия по атомной энергии и альтернативным источникам энергии CEA и несколько французских университетов.

TLE и земные гамма-вспышки (TGF) наблюдаются во всем мире, где случаются штормы. Но поскольку мы знаем о них недостаточно, они не входят в набор инструментов климатологов и метеорологов. Причастны ли они к увеличению числа экстремальных погодных явлений? Если да, то их можно смоделировать и использовать в прогнозах в реальном времени. Хотя Таранис - это, прежде всего, спутник фундаментальных исследований, данные, которые он должен предоставлять о тепловых и климатических механизмах Земли, могут использоваться в более оперативных приложениях, таких как климатология и прогнозирование погоды.

Эльфы, спрайты, ореолы спрайтов, синие струи и даже пикси или гномы - это лишь некоторые из причудливых названий, данных ряду явлений в общем семействе TLE - поэтической лексике, резко контрастирующей с их насилием. Эти эфемерные явления в верхних слоях атмосферы происходят между вершинами грозовых облаков и высотой 90 километров. Впервые предсказанные еще в 1920 году, их существование не было подтверждено до девяностых годов. С тех пор они были зафиксированы многочисленными наземными и космическими наблюдениями. Эльфы принимают форму расширяющегося сияния света, появляющегося на высоте 90 километров и продолжающегося не более одной миллисекунды; активный шторм может произвести тысячи из них в течение нескольких часов. Расположенные на высоте от 40 до 90 километров над поверхностью Земли, спрайты имеют сложную структуру из ветвей и усиков и могут существовать до 10 миллисекунд. Синие струи появляются в верхней части грозовых облаков и распространяются на высоту до 50 километров. Иногда «гигантские» самолеты могут распространяться на расстояние до 90 километров.

Впервые TGF были обнаружены в научных целях в 1994 г. Комптоновской гамма-обсерваторией (CGRO), космическим кораблем НАСА, запущенным с американского космического корабля "Атлантис". В определенных условиях штормы генерируют очень короткие всплески гамма-фотонов. Какое-то время TGF считались редким явлением, сопровождающим спрайты; теперь мы знаем, что они генерируются электрической активностью в облаках. Из-за отсутствия нужных инструментов итальянский спутник AGILE (2007 г.) и американский космический телескоп Ферми (2008 г.) не смогли полностью подтвердить текущие гипотезы о механизмах их генерации или оценить их количество. Таким образом, Таранис позволит по-новому взглянуть на то, как они образуются, и на их радиационное воздействие, которое раньше никогда не измерялось.

Во Франции атомная энергия агентство CEA впервые обратило свое внимание на эти временные события и их влияние в 1993 году. 9 декабря 2010 года проект получил официальное разрешение Совета директоров CNES. Таранис - это полностью французская миссия, научные цели которой поставлены французскими исследовательскими лабораториями. В дополнение к CEA, CNRS принимает активное участие через несколько своих дочерних исследовательских лабораторий1: лаборатория физики окружающей среды и космической физики и химии LPC2E координирует разработку научной полезной нагрузки, отвечает за центр научных миссий и предоставляет инструменты; Научно-исследовательский институт астрофизики и планетологии IRAP, лаборатория наблюдений за атмосферой, окружающей средой и космосом LATMOS, а также лаборатория астрономических частиц и космологии APC вносят свой вклад в полезную нагрузку.

Другие инструменты на Таранисе включают сторонние материалы Стэнфордского университета и Центра космических полетов Годдарда (GSFC) в США, Института физики атмосферы (IAP) и Карлова университета в Чешской Республике, а также Центра космических исследований Польской академии наук ( ЦБК).

Таранис выглядит несколько иначе, поскольку вместо алюминизированной или позолоченной майларовой изоляции, традиционно используемой на спутниках, он покрыт специальной черно-белой краской. Это не просто внимание к эстетическим деталям, цель краски - не мешать окружающему электрическое поле и предотвратить повреждение оптических датчиков отраженным светом. Менее заметной, но ключевой особенностью является оригинальная конструкция его полезной нагрузки, состоящей из восьми инструментов, работающих как единое целое благодаря MEXIC, мозгу Тараниса, который приводит в действие и синхронизирует инструменты и управляет полезной нагрузкой, выполняет стратегию запуска для захвата события и даже обрабатывает перенос выбранных данных в массовую память.

Полезная нагрузка Тараниса крупным планом:

XGRE: три детектора рентгеновского и гамма-излучения для измерения фотонов высоких энергий (от 50 кэВ до 10 МэВ) и релятивистских электронов (от 1 МэВ до 10 МэВ) - APC /IRAP /CNES
MCP (MC-U и PH-U): две камеры (10 изображений в секунду) и четыре фотометра для измерения яркости в разных спектральных диапазонах - CEA /CNES
IDEE: два детектора электронов высоких энергий (от 70 кэВ до 4 МэВ) - IRAP /Charles University
IMM: трехосный магнитометр для измерения переменного магнитного поля (от 5 Гц до 1 МГц) - LPC2E /Стэнфордский университет
IME-HF: ВЧ антенна для измерения высокочастотного электрического поля (от 100 кГц до 35 МГц) - LPC2E /IAP
IME-BF: прибор для измерения низкочастотного электрического поля (от постоянного тока до 1 МГц) - LATMOS
SI: ионный зонд для определения тепловых флуктуаций плазмы — GSFC /LATMOS
МЕКСИК: два электронных блока, состоящие из восьми анализаторов, каждый из которых подключен к прибору. Он питает каждый прибор, поддерживает режимы полезной нагрузки и взаимодействует с массовой памятью и бортовым компьютером. MEXIC также будет заниматься синхронизацией инструментов при обнаружении событий (TLE от фотометров MCP, TGF от XGRE, электронных лучей от IDEE, всплесков волн от IME-HF) - LPC2E /CBK

В течение двух-четырех лет Таранис будет сканировать области неба с интенсивной штормовой активностью и высокой вероятностью обнаружения TLE и /или TGF. Хотя это может быть национальная программа, ее результатов с нетерпением ждет международное научное сообщество. В химии и физике атмосферы, науке об окружающей среде, климатологии, астрофизике высоких энергий и многих других областях, помимо Тараниса, Таранис должен раскрыть новые идеи - и научные усилия на этом не закончатся, поскольку миссия, несомненно, проложит путь для будущих исследований.

Назад

Admin

Все о космосе

Похожие новости

Данные Юноны указывают на то, что «спрайты» или «эльфы» резвятся в атмосфере Юпитера

Побег с Марса: как вода сбежала с красной планеты

Краудсорсинг «Странные лучи» в социальных сетях проливает свет на освещение черной дыры

Солнечный цикл 25: Солнце просыпается

ЕКА ищет пыленепроницаемые материалы для возвращения на Луну

Имя:*

E-Mail:

Отправить