Researches of new physical mechanisms of electric discharges in the atmosphere (Energia of thunderstorms). L.M.Zelenyi, S.I.Klimov, V.G.Rodin Space Research. - презентация

1 Researches of new physical mechanisms of electric discharges in the atmosphere (Energia of thunderstorms). L.M.Zelenyi, S.I.Klimov, V.G.Rodin Space Research Institute of RAS UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007

2 Изучение новых физических механизмов в грозовых разрядах в атмосфере (энергия разрядов). Л.М. Зелёный, С.И.Климов, В.Г.Родин, Институт космических исследований РАН UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007

3

4

5 The spatial distribution of the lightning cloud-to-cloud discharges and clouds to Earth

6 The distribution of lightning on the terrestial globe their not uniform. More number, as can be seen from the previous figure, it is observed in Africa. As it was explained subsequently, a large quantity of thunderstorms is observed also at the spaceport of cape Canaveral UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007

7 Распределение молний по земному шару неравномерно. Наибольшее их число, как видно из предыдущего рисунка, наблюдается в Африке. Как выяснилось в дальнейшем, большое количество гроз наблюдается и на космодроме мыса Канаверал

8 A number of the physical phenomena in the atmosphere, which fundamentally changed our idea about the lightning discharges, is discovered in recent years. In the observations from the spacecraft the exceptionally powerful pulses of the gamma emission, which go from the Earth, are discovered. Energy of pulses reaches tens of kJ, pulses it is generated during 2-3 ms before the basic lightning discharge. UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007

9 В последние годы обнаружен ряд физических явлений в атмосфере, фундаментально изменивших наше представление о грозовых разрядах. В наблюдениях с космических аппаратов обнаружены исключительно мощные импульсы гамма излучения, идущие от Земли. Энергия импульсов достигает десятков кДж, импульсы генерируется в течение 2-3 мсек перед основным молниевым разрядом. UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007

10 Ливень убегающих электронов Молниевый разряд гамма Diagram of the formation of the running away electrons and gamma emission from the lightning discharge. Схема формирования убегающих электронов и гамма излучения от молниевого разряда. UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007

11 Is discovered the generation of the short (~1mks) single radio-frequency pulses of the superhigh power (to 100 GW and above). Pulses are generated in the thunderstorm clouds at the larges height of km. UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007

12 Обнаружена генерация коротких (~1мкс) одиночных радиоимпульсов сверхвысокой мощности (до 100 ГВт и выше). Импульсы генерируются в грозовых облаках на больших высотах км. UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007

13 Tien' -Shan the alpine scientific station of the Physical institute of the RAS Тянь-Шаньская высокогорная научная станция Физического института РАН

14 UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007 The flashes of the gamma emission, associated with the jumps of electric field, are discovered characteristic for the propagation of the stepped leader of lightning. Gamma emission covers the area of square kilometers, and possibly also more.

15 Обнаружены вспышки гамма излучения, ассоциированные со скачками электрического поля, характерными для распространения ступенчатого лидера молнии. Гамма излучение покрывает площадь кв. км, а возможно и больше. UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007

16 КВ радиоизлучение Н. Новгород, 22 июля 2004, 22:25:03 UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007

17

18 КВ радиоизлучение молнии представляет собой последовательность коротких импульсов (с длительностью от менее чем 100 наносекунд до нескольких микросекунд). Уровень фона между молниями не отличается от уровня фона в спокойных условиях (при данной чувствительности). Обычно он остается тем же и между импульсами, по крайней мере на начальной стадии развития молнии. Каждая молния начинается с серии очень коротких (менее 100 наносекунд) биполярных импульсов. Промежутки между импульсами составляют от нескольких десятков до сотен микросекунд. Положительная и отрицательная полярность этих импульсов встречается примерно в равной пропорции в различных молниях, однако остается постоянной в данной молнии. Форма, ширина и амплитуда первого радиоимпульса молнии согласуется с предсказываемыми теорией RB-EAS (совместное действие эффекта пробоя на убегающих электронах и широкого атмосферного ливня) для энергии первичной частицы порядка эВ. UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007

19

20

21

22 Начиная с 2003 года, с использованием опыта разработки и полёта «Колибри» и существенным улучшением характеристик служебных систем, в ИКИ при поддержке РАН ведется разработка современной микроспутниковой платформы «ЧИБИС» (полный вес ~40 кг, вес научной аппаратуры 12,5 кг). UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007

23 Проектируются модификации полезной нагрузки для: 1). Изучения новых физических явлений в грозовых разрядах в кооперации ИКИ РАН, ФИАН и других институтов. 2). Контроля содержания углекислого газа и метана в атмосфере, мониторинга лесных пожаров и состояния параметров ионосферы в кооперации ИКИ РАН с ведомственными организациями. 3). Региональных исследований – проект «БалканСат» UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007

24 Новизна предлагаемого подхода к исследованию новых физических механизмов электрических разрядов в атмосфере заключается в требовании субмикросекундного временного разрешения измерительной аппаратуры UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007

25 Рентген-гамма детектор – РГД (RGD) НИИЯФ МГУ - диапазон рентгеновского и гамма- излучения кэВ - масса ~ 2 кг -потребление ~ 5 Вт -Детектор ультрафиолета – ДУФ (DUF) НИИЯФ МГУ -- спектра оптического излучения 180 до 800 нанометров -- масса – 0.7 кг -- потребление – 0,5 Вт -Цифровая камера – ЦФК (DPC) ИКИ РАН -- информативность (матрица 500х500) -- масса – 1.5 кг -- потребление – 8 Вт -Радиочастотный анализатор – РЧА (RFA) ИКИ РАН -- диапазон частот – 20 – 50 МГц -- масса РЧА – 3.55 кг -- потребление – 6 Вт UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007

26

27 Микроспутник (МС) «Чибис» будет доставлен на борт МКС грузовым кораблем «Прогресс» аналогично МС «Колибри». После отделения от МКС орбита«Прогресса» будет поднята до высоты ~ 500 км и МС «Чибис» будет отделен и начнет функционировать на рабочей орбите. UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007

28

29 Управление полётом и прием информации, включая изображения и спектры, осуществляется пунктом приёма и передачи информации ИКИ РАН, расположенном в г. Тарусе Калужской области. UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007

30

31 Прорабатываются возможности запуска МС на другие орбиты попутным грузом, включая солнечно-синхронные и приполярные орбиты. UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007

32 ЗАКЛЮЧЕНИЕ UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007

33

34

35

36

37

38