Целью нового научного спутника будут эльфы
Научно-исследовательский спутник «РЭЛЕК» начал изучать работу «природных ускорителей» в верхних слоях атмосферы.
Комплекс приборов «РЭЛЕК» (Релятивистские ЭЛЕКтроны) создан специалистами НИИ ядерной физики МГУ совместно с Физическим институтом им. П.Н. Лебедева РАН, Институтом космических исследований РАН и Научно-исследовательской лабораторией аэрокосмической техники ДОСААФ.
Его главной задачей станет изучение ускорений и высыпаний электронов с высокими энергиями (более сотен кэВ) из радиационных поясов, которые содержат заряженные частицы, захваченные магнитным полем Земли. Высыпанием называют выход электронов из радиационных поясов по различным причинам. Их попадание в верхний слой атмосферы приводит к различным физическим явлениям. Изучение воздействия частиц высоких энергий на верхнюю атмосферу и ионосферу – еще одна задача проекта. С другой стороны важно узнать, почему происходят сами высыпания. Имеются разные точки зрения, но окончательного ответа пока нет.
Помимо чисто земных дел интерес представляет то, что эти явления могут быть моделью процессов, происходящих во Вселенной. В этой природной космической лаборатории можно изучить процесс ускорения электронов в электромагнитных полях. Возможно, это позволит узнать, почему работают природные ускорители, разгоняющие частицы космических лучей вплоть до энергий 1020 эВ, что на несколько порядков больше, чем достигнуты в Большом адронном коллайдере.
Второй главной задачей станет изучение достаточно нового явления - высотных электрических разрядов, обнаруженных в 1989 году. В отличие от обычных молний эти разряды бьют между высоко расположенными облаками или из таких облаков вверх в ионосферу. Они могут вызывать кратковременные свечения в верхней атмосфере – так называемые атмосферные транзиентные явления. По внешнему виду свечения подразделяются на спрайты, голубые струи, эльфы (см. рисунок).
Мощность высотных электрических разрядов часто сопоставима со взрывом водородной бомбы в десятки мегатонн. Напомним, что бомба, сброшенная американцами на Хиросиму, имела всего 25 килотонн. Разряды могут создавать локальные геофизические эффекты и влиять на химический состав атмосферы.
Теория развития высотных атмосферных разрядов постоянно совершенствуется, но для полного понимания разного типа разрядов необходимы новые комплексные экспериментальные данные, как о свечении разрядов, так и об электрических полях, их пространственно-временной структуре.
Уникальность проекта «РЭЛЕК» в том, что впервые в одном эксперименте одновременно в комплексе будут исследованы, как высотные разряды, так и высыпающиеся электроны. Это позволит выяснить наличие между ними связи. По мнению специалистов, высыпание электронов может создавать условия для возникновения высотных электрических разрядов, внося дополнительный электрический заряд в верхнюю атмосферу.
Высыпающиеся электроны представляют серьезную угрозу. Они могут привести к повреждению и выходу из строя радиоэлектронной аппаратуры, установленной на космических аппаратах, представляют опасность для здоровья космонавтов, а в отдельных случаях пилотов и пассажиров авиалайнеров во время трансполярных перелетов. Орбиты спутников Земли и МКС находятся под радиационными поясами, из которых высыпаются электроны. Их ещё называют электронами-киллерами: проникая насквозь, они представляют опасность для микросхем с высокой степенью интеграции. Это контроллеры, программируемая логика и т.п. А обычная транзисторная электроника более устойчива. Самолёты, на таких больших высотах, где бывают высотные разряды, как правило не летают. Но если самолёт окажется в 10-15 километрах от такого высотного разряда, то возникающий электромагнитный импульс запросто может убить всю электронику самолёта. Возможно, именно с этим связаны некоторые авиакатастрофы. Потоки энергичных частиц, образовавшиеся в солнечных вспышках, могут стать так же причиной нарушения коротковолновой связи в высокоширотных районах, а также приводить к сбоям в навигационных системах, снижению точности систем глобальной навигации и позиционирования. Поэтому изучение этих явлений имеет важное практическое значение.
Спутник, полное название которого МКА-ФКИ (ПН2) «РЭЛЕК», весит 60 кг, суммарная масса с бортовыми системами спутника около 200 кг. Такой маленький спутник по отдельности не запускают – слишком дорого. Поэтому он был запущен 8 июля вместе с еще пятью малыми спутниками в качестве дополнительной полезной нагрузки к основному космическому аппарату «Метеор-М» №2. Последний предназначен для оперативного получения глобальной гидрометеорологической информации в целях прогноза погоды, контроля озонового слоя и радиационной обстановки в околоземном космическом пространстве, а также для мониторинга морской поверхности, определения ее температуры, включая ледовую обстановку с целью обеспечения судоходства в полярных районах.
9 июля 2014 года спутники переданы под управление заказчику. Обычно после запуска уходит неделя на отладку аппарата и проверку бортовых систем. Затем включается научная аппаратура и 2-3 месяца проводятся комплексные испытания. Если всё работает нормально, то через 3 месяца начнутся наблюдения. По техническому заданию продолжительность эксперимента составляет 3 года.
По материалам Федерального космического агентства, НИИЯФ МГУ
