ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИПМех РАН |
||
Исследование транзиентных атмосферных явлений (ТАЯ) является актуальным направлением как физики верхней атмосферы, ионосферы и магнитосферы, так и физики газового разряда. Несмотря на интенсивное развитие физики высоко-атмосферных разрядов в последние несколько лет, остается ещё много нерешенных вопросов, связанных, в первую очередь, с механизмами генерации ТАЯ разного типа. Так, в настоящее время работают или планируются к запуску ряд российских и международных миссий (ЧИБИС, TARANIS, VERNOV, ASIM, «УФ атмосфера»), направленных на разностороннее исследование этих явлений. Работают наземные геофизические обсерватории, в частности, на высокогорной станции «Арагац». Для дальнейшего изучения ТАЯ необходимо проведение комплексных космических и наземных экспериментов. Важными направлениями исследования являются: 1) Развитие методологии инструментального контроля и анализа данных мониторинга атмосферы на современном уровне средств наземных и спутниковых измерений. 2) Разработка и создание новых образцов аппаратуры для исследования атмосферы и ионосферы. 3) Получение новых данных о составе и динамических процессах в системе атмосфера-ионосфера-магнитосфера, атмосферного электричества, в том числе экстремальных явлений. 4) Совершенствование знаний о динамике атмосферы и ее связи с условиями на границах атмосферы, факторами внешних воздействий и внутренней изменчивости. Конкретные цели в рамках обозначенных направлений: 1) изучение пространственно-временной структуры и спектра излучения от молний и ТАЯ, 2) изучение ТАЯ на больших расстояниях от грозовых областей; 3) изучение глобальной структуры УФ свечения атмосферы с высоким временным разрешением 4) исследование возможной корреляции ТАЯ с геомагнитными явлениями. 5) исследование механизмов возникновения ТАЯ, в том числе и гамма-транзиентов. Важной практической задачей данной НИР является развитие сверхбыстрой орбитальной техники регистрации оптических явлений в атмосфере Земли с широким полем зрения. Это важно для перспективной разработки и созданию новых образцов аппаратуры, в том числе роботизированной и дистанционной, для исследования атмосферы и ионосферы.
Данная НИР выполняется на пересечении ряда приоритетных направлений фундаментальных и поисковых научных исследований Российской Федерации. По направлению исследований 1.5.9.5. «Создание методов, технологий и аппаратуры атмосферных и ионосферных исследований» предполагается Разработка и создание новых образцов аппаратуры, в том числе роботизированной и дистанционной, для исследования атмосферы и ионосферы. В рамках этого направления предполагается получение следующих конкретных результатов: 1) Разработка и изготовление широкоугольного детектора транзиентных атмосферных явлений (ТАЯ) с возможностью регистрации спектра излучения с высоким временным разрешением. 2) Разработка и изготовление спутниковых фотометров высокого временного разрешения и создания системы оптических наблюдений экстремальных транзиентных явлений в атмосфере Земли (СОНЭТ). По направлению исследований 1.5.9.1. «Состав, структура и динамика атмосферы (включая ионосферу и магнитосферу); изучение атмосферных процессов и явлений, в том числе экстремальных» будут получены новые данные о составе и динамических процессах в системе атмосфера-ионосфера-магнитосфера, атмосферного электричества, а также Совершенствованы знания о динамике атмосферы и ее связи с условиями на границах атмосферы, факторами внешних воздействий (космической погоды) и внутренней изменчивости. Эти данные будут получены с при обработке и анализе данных научной аппаратуры, разработанной в ходе данной НИР, а также с привлечением других сведений (данные грозопеленгаторов, детекторов заряженной компоненты на спутниках Земли, оптических наземных камер всего неба и пр.). В рамках этого направления предполагается получение следующих конкретных результатов: 1) База данных ТАЯ. Глобальное распределение ТАЯ. Классификация ТАЯ по пространственно-временной структуре. 2) Выделение класса внегрозовых ТАЯ. Определение механизмов их возникновения. 3) Взаимосвязь частоты регистрации ТАЯ с геомагнитной обстановкой и факторами космической погоды. 4) Сведения о тонкой пространственно-временной структуре ТАЯ различного типа.
Исследования ТАЯ начаты в НИИЯФ МГУ в 2005 году после запуска спутника "Университетский-Татьяна". В ходе первого эксперимента были получены предварительные карты регистрации ТАЯ, информация о фоне УФ свечения атмосферы. Затем эти исследования были продолжены в последующих космических миссиях МГУ, таких как "Университетский-Татьяна-2", "Вернов", "Ломоносов". Усовершенствование аппаратуры (пространственное разрешение, увеличение чувствительности и временного разрешения) позволило получить ряд новых результатов, в частности, энергетический спектр УФ вспышек в атмосфере Земли, подробные карты УФ свечения и УФ ТАЯ. Уже в ходе выполнения данной НИР удалось зарегистрировать внегрозовые УФ вспышки, которые отнесены к отдельному классу ТАЯ. Подготовлена научная аппаратура Mini-EUSO для работы на Международной космической станции, УФ детекторы для малых космических аппаратов класса наноспутников. Коллектив обладает опытом создания фотометрической аппаратуры, проведения космических экспериментов и работает в тесном международном сотрудничестве.
госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Исследования транзиентных энергичных процессов в верхней атмосфере Земли |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Исследования транзиентных энергичных процессов в верхней атмосфере Земли |
Результаты этапа: 1. При наблюдениях в надир в ночное время на спутнике «Вернов» были зарегистрированы оптические сигналы искусственного происхождения, распределенные вдоль меридиана в протяженной области широт в северном и южном полушариях Земли, модулированные низкой частотой (100-300 Гц). 2. По результатам первичного анализа данных детектора "ТУС" на борту спутника "Ломоносов" за первые месяцы работы на орбите показана взаимосвязь УФ вспышек с областями грозовой активности, выделены несколько типов явлений по особенностям пространственно-временной структуры. | ||
3 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Исследования транзиентных энергичных процессов в верхней атмосфере Земли |
Результаты этапа: | ||
4 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Исследования транзиентных энергичных процессов в верхней атмосфере Земли |
Результаты этапа: | ||
5 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Исследования транзиентных энергичных процессов в верхней атмосфере Земли |
Результаты этапа: Проведена предполетная подготовка детектора Mini-EUSO (УФ атмосфера»): квалификационные испытания, калибровка, подготовка программного обеспечения. Проведены первые сеансы космического эксперимента Mini-EUSO (УФ атмосфера) и получены первые научные данные. Проведен первичный анализ данных, показана работоспособность научной аппаратуры. Построены первые карты УФ свечения с антропогенными (города) источниками свечения, облачным покровом. Выделен ряд событий, относящихся к транзиентным световым явлениям типа эльф, зарегистрировано более двух десятком метеоров. Подготовлен и запущен на борту спутника «ВДНХ-80» компактный детектор УФ излучения на основе кремниевых фотоэлектронных умножителей. Получены первые данные. Показана работоспособность аппаратуры в широком диапазоне интенсивности свечения, проведены измерения прямого и рассеянного солнечного излучения. Разработан телескоп-спектрометр транзиентных атмосферных явлений. Результаты опубликованы в рецензируемых российских и зарубежных журналах (Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems, Remote Sensing, Progress in Earth and Planetary Science, Известия РАН. Серия физическая), представлены на конференциях ICRC-2019, УРА-2019. | ||
6 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Исследования транзиентных энергичных процессов в верхней атмосфере Земли |
Результаты этапа: | ||
7 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Исследования транзиентных энергичных процессов в верхней атмосфере Земли |
Результаты этапа: В ходе выполнения НИР в 2021 году получены следующие результаты: 1. Проведена предварительная обработка данных первого года работы детектора Mini-EUSO на борту МКС. Получены карты УФ свечения вдоль траектории МКС. Проведен предварительный отбор транзиентных событий разного типа: ELVEs, метеоры, ШАЛ-подобные и антропогенные вспышки. Проработаны алгоритмы реконструкции кинематических параметров событий типа ELVEs, получены распределения регистрируемых метеоров по горизонтальной скорости, азимутальному углу и яр- кости. 2. Проведены измерения УФ излучения атмосферы детектором «АУРА-2» на борту космического аппарата «ДЕКАРТ» с временным разрешением 10 мс. 3. Проведена обработка данных детектора «ТУС» в полярной области. Проанализированы особенности УФ пульсаций, условия и возможные механизмы их возникновения. Показано, что эти события могут быть связаны с высокоэнергетической частью высыпающихся электронов, вызывающих слабое пульсирующее излучение в авроральной области на низких высотах. План НИР выполнен полностью, результаты опубликованы в рецензируемых российских и зарубежных журналах (Proceedings of Science, Experimental Astronomy, Astrophysical Journal, Supplement Series), представлены на конференциях Пятая Всероссийская конференция «Глобальная электрическая цепь», 37th International Cosmic Ray Conference, Четвёртый Российский симпозиум по наноспутникам с международным участием RusNanoSat-2021, XIII школа-конференция с международным участием «Проблемы Геокосмоса», 44-й ежегодный Апатитский семинар «Физика авроральных явлений». | ||
8 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Исследования транзиентных энергичных процессов в верхней атмосфере Земли |
Результаты этапа: | ||
9 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Исследования транзиентных энергичных процессов в верхней атмосфере Земли |
Результаты этапа: В ходе работы в 2023 году получены следующие результаты: 1) Проведена предварительная обработка данных 100 сеансов работы детектора <<УФ атмосфера>> на борту МКС. Получены карты УФ свечения вдоль траектории МКС, проанализиврованы вариации УФ свечения, связанные с облачным покровом, антропогенной деятельностью, и др. 2) Проведена реконструкция колец свечения событий типа ELVES -- его центра, изменения радиуса кольца со временем, ширины кольца. Для многокольцевых эльфов проведена оценка временных задержек, по которым события расклассифицированы как кольца с короткими и длительными задержками. В некоторых случаях выявлено наличие диффузной области свечения (гало). 3) Разрабатываются методики отбора и реконструкции пространственно-временной структуры транзиентных атмосферных явлений, кинематических характеристик трековых событий: метеоров, ШАЛ-подобных вспышек. 4) Проведен анализ вспышек излучения в атмосфере Земли, измеренных детектором <<АУРА-2>>, размещенном на борту космического аппарата <<ДЕКАРТ>>. По данным наземных сетей регистрации молниевых разрядов, вспышки наблюдаются в активном грозовом районе. Спектральный состав излучения наиболее соответствует молниевому разряду облако-земля, нежели высоко атмосферным транзиентным явлениям. 5) Проведена интеграция детектора <<АУРА>> на борт космического аппарата <<САТУРН>>, запуск и летные испытания аппаратуры, анализ первых данных. План НИР выполнен полностью, результаты опубликованы в рецензируемых российских и зарубежных журналах | ||
10 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | Исследования транзиентных энергичных процессов в верхней атмосфере Земли |
Результаты этапа: | ||
11 | 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. | Исследования транзиентных энергичных процессов в верхней атмосфере Земли |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".