1 / 49

ИЗУЧЕНИЕ НОВЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В АТМОСФЕРНЫХ ГРОЗОВЫХ РАЗРЯДАХ

Чибис. ИЗУЧЕНИЕ НОВЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В АТМОСФЕРНЫХ ГРОЗОВЫХ РАЗРЯДАХ В.Н. Ангаров, С.И. Климов, В.Г. Родин, Л.М. Зелёный Институт космических исследований РАН. К онференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ» 17 - 20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН. Введение. Чибис.

azana
Download Presentation

ИЗУЧЕНИЕ НОВЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В АТМОСФЕРНЫХ ГРОЗОВЫХ РАЗРЯДАХ

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Чибис ИЗУЧЕНИЕ НОВЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В АТМОСФЕРНЫХ ГРОЗОВЫХ РАЗРЯДАХ В.Н. Ангаров, С.И. Климов, В.Г. Родин, Л.М. Зелёный Институт космических исследований РАН Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  2. Введение Чибис Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  3. Введение Чибис Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  4. Чибис Введение Спутниковые наблюдения • COMPTON (BATSE) – первые наблюдения гамма-всплесков, идущих от Земли • FORTE – узкополосные импульсы (NBP)радиоизлучения (26 – 48 MГц) + оптика • RHESSI - гамма-всплески идущие от Земли (TGF) Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  5. Введение гамма Ливень убегающих электронов Молниевый разряд Схема формирования убегающих электронов и гамма излучения от молниевого разряда. Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  6. РФФИ06-02-08076 Чибис В ходе исследований по гранту РФФИ «Новые физические механизмы электрических разрядов в атмосфере» [PI – А.В.Гуревич, Л.М.Зелёный Co-I – С.И.Климов], разработана теория ступенчатого лидера в сильных электрических полях [1]. В отличие от обычной теории, в ней одновременно учитываются три основных процесса: обычный пробой, явление убегания электронов и пробой на убегающих электронах. [1] A.V. Gurevich, K.P. Zybin, Yu.V. Medvedev, Runaway breakdown in strong electric field as a source of terrestrial gamma flashes and gamma bursts in lightning leader steps, Phys. Lett. A 361, 119–125, 2007 Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  7. РФФИ06-02-08076 Чибис Показано, что в результате обычного пробоя в сильном электрическом поле происходит убегание рождающихся высокоэнергичных электронов. Часть этих электронов, энергия которых превышает критическое значение, являются затравкой для пробоя на быстрых электронах, в результате которого нарастает лавина электронов релятивистских энергий. Релятивистские электроны эффективно излучают тормозные гамма кванты. Проведено сравнение предложенной модели с данными наблюдений спутника RHESSI идущих со стороны Земли гамма всплесков. Показано, что предложенная модель позволяет объяснить эти наблюдения. Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  8. РФФИ06-02-08076 Чибис На основе проделанных расчетов сформулированы требования к экспериментальному изучению высотных разрядов. Основным требованием является одновременное измерение радио и гамма излучений в суб-микросекундном временном диапазоне. Измерение ультрафиолетовогои оптическогоизлучений должно служить цели подтверждения факта, что наблюдались атмосферные грозовые разряды. Проведена разработка экспериментального подхода к исследованию высотного разряда с использованием специализированной космической платформы нового поколения и созданию бортовой специальной аппаратуры для изучения атмосферных разрядов. Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  9. РФФИ06-02-08076 Чибис Мы ориентируемся на изучение процессов, происходящих на высотах до 20 км, с помощью микроспутника, находящегося на высоте 500 км, и наземных обсерваториях. [2] Klimov, S.I., V.G.Rodin, L.M.Zelenyi, V.N.Angarov. Development of the Method of the Creation of Micro-Satellite (~ 50 kg) Platforms for the Fundamental and Applied Research of the Earth and Near-Earth Outer Space. R Sandau, H-P. Roeser, A. Valenzuela (Eds.) Small Satellites for Earth Observation. Springer Science+Busines Media B.V. p. 333-343, 2008. Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  10. РФФИ06-02-08076 Чибис Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  11. Чибис Основные параметры научной аппаратуры (НА) микроспутника «Чибис-М» Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  12. Чибис Основные параметры НА «Чибис-М» • - Рентген-гамма детектор – РГД (RGD) НИИЯФ МГУ • - диапазон рентгеновского и гамма- излучения - 50-500 кэВ • - масса ~ 2 кг • потребление ~ 5 Вт • Детектор ультрафиолета – ДУФ (DUF) НИИЯФ МГУ • - спектра оптического излучения 180-400 и 650-800 нанометров • - масса – 0.7 кг • - потребление – 0,5 Вт • Цифровая камера – ЦФК (DPC) ИКИ РАН • - информативность (матрица 500х500, разрешение ~ 250 м) • - масса – 1.5 кг • - потребление – 8 Вт • Радиочастотный анализатор – РЧА (RFA) ИКИ РАН • - диапазон частот – 28 – 50 МГц • - масса РЧА – 3.55 кг • - потребление – 6 Вт • Магнитно-волновой комплекс – МВК (MWC)Украина • - диапазон частот – 0 – 20 лГц Венгрия • - масса МВК – 2.35 кг • - потребление – 4 Вт Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  13. Основные параметры НА «Чибис-М» Чибис Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  14. Основные параметры НА «Чибис-М» Чибис IKI IKI IKI IKI Hungary Ukraine IKI IKI SINP Ukraine Ukraine SINP IKI Ukraine Ukraine Блок-схема НА Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  15. Основные параметры НА «Чибис-М» Чибис W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W БНД-Ч WWWWWWWWWWWWWWWWW БКУ «универсальная» блок-схема приборов НА Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  16. Основные параметры НА «Чибис-М» Чибис Кольцевая память (КП) у каждого прибора имеет фиксированный размер на несколько событий. Общий размер памяти прибора определяется максимальной длительностью события этого прибора, который задают постановщики эксперимента. Длительность события может регулироваться по командам. Пример: РЧА-1 с, РГД-20 мс, ДУФ-100 мс. Командами от БКУ через БНД-Ч, кроме длительность события, могут задаваться и другие параметры оцифровки события: период оцифровки (дискретизация по времени), критерий «событие произошло» (СП, триггер), объём информации «до» и «после» события. Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  17. Основные параметры НА «Чибис-М» Чибис События (грозовой разряд) происходят случайным образом, поэтому при записи в КП делается привязка к бортовому времени, оформление массива события (заголовок, нумерация и т.д.). В КП пишется только событие соответствующее критерию «событие произошло» (СП). При отсутствии события в КП пишется следующий цикл возможного события. Каждый прибор автономно производит запись события в КП со своим временным разрешением. Количество событий регистрируемых за один сеанс работы прибора ограничен примерно несколькими гигабайтами. Для выбранных значений производительности (РЧА) это будет около 10 событий. Дополнительно увеличивать объемы памяти лишено смысла, т.к. имеются ограничения по передаче телеметрической информации (1 Мбит/с) на Землю Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  18. Основные параметры НА «Чибис-М» Чибис Пример диаграммы работы КНА. Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  19. Временное разрешение. Чибис Миллисекундные события. TGF Временное разрешение должно быть лучше, чем 0.1 мс Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  20. Временное разрешение. Чибис Миллисекундные события. TGF Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  21. Временное разрешение. Чибис Миллисекундные события. TGF Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  22. Временное разрешение. Чибис Миллисекундные события. TGF Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  23. Временное разрешение. Чибис Определение высоты разряда (h) h h Схема двух гипотез - TIPP’s – вторичный импульс, или эхо. Модель высотного разряда предполагает, что вторичный импульс связан со вторичным импульсом в мезосфере. Модель отражения от Земли – второй импульс это отражение от Земли. Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  24. Микроспутниковая платформа «Чибис» Чибис Micro-satellite “Chibis-M” Масса - 40 кг Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  25. Микроспутниковая платформа «Чибис» Чибис Масса - 40 кг Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  26. Микроспутниковая платформа «Чибис» Чибис Основные технические характеристики микроспутника "Чибис".Масса 40 кг.научные приборы 10.8 кг.служебная аппаратура 12.6 кг.конструкция и система терморегулирования 16.6 кг.Орбита круговая высотой ~ 480 км.Время активного существования не менее 2-х лет. Система ориентации: электромеханическая (электро-маховики)магнитодинамическая (электромагниты), гравитационная (штанга)точность определения ориентации по датчикам (звездный, солнечный, горизонта) и системе GPS - ГЛОНАСС до 2-х угл. мин.точность наведения (электромаховики и оптоволоконный ДУС) +/- 3 – 15 угл. мин.Система передачи данных:- борт-земля – 1Мбит/с; - объем накопительной памяти комплекса научной аппаратуры – 256 Мбайт; - минимальный суточный объем принимаемой от КНА информации – ~ 50 Мбайт; - радиочастоты командной и телеметрической линий –145, 435 МГц; - радиочастота передачи информации от КНА – 2200 МГцСистема бортового энергопитания мощность ~ 50 Вт круглосуточно. напряжение 12 +/- 3 В ёмкость БХБ, суммарная 9.5 А/час суммарная площадь солнечных батарей 0.95 м2 Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  27. Наземные наблюдения Чибис Тяньшаньская высокогорная научная станция Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  28. Наземные наблюдения Чибис Тяньшаньская высокогорная научная станция Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  29. Наземные наблюдения Чибис Тяньшаньская высокогорная научная станция Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  30. Наземные наблюдения Чибис • Frequency range 0.1-30 MHz • Amplification 5-40 dB (in 5 dB steps) • Recording channels 1 - 4 • ADC range 14 bits • Maximum sampling frequency 60 MHz • Maximum record length 1 sec • Trigger mode - internal/external Станция Сура Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  31. Наземные наблюдения Чибис Станция Сура Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  32. Наземные наблюдения Чибис Станция Сура, 22 июля 2004, 21:00:32 Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  33. Заключение Чибис Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  34. Заключение Чибис КНА "Гроза" в ходе проведения измерений на орбите должен решать следующие научные задачи по изучению: а) ступенчатого лидера высотных молний; б) высотного распределения разрядов облако – поверхность Земли и облако - облако; в) узких биполярных радио-импульсов (NBP); г) фона радиоизлучений в дипазоне 20-50 МГЦ; д) всплесков УФ излучения; е) электромагнитных параметров космической погоды в диапазоне 10-2 – 2*105 Гц. Изучение космической погоды должно осуществляться как параллельно с изложенными выше, так и самостоятельно при передаче через ПРД 2.2 информации с прибора ПСА (ФМ, ИМ и КВЗ) на приёмный пункт Университета Ётвоса. Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  35. Заключение Чибис Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  36. Заключение Чибис В процессе полёта микроспутника «Чибис-М» с использованием КНА «Гроза» должна реализовываться научно-образовательная программа путем передачи научной информации (например, с магнитно-волновых приборов) непосредственно на школьные и университетские наземные приёмные пункты. Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  37. Заключение Чибис Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  38. Заключение Чибис Мы ориентируемся на измерения TGF и NBP на высоте микроспутника ~ 500 км. Конечно, излучения от молний, рождённые на высоте 5-20 км и распространяющиеся на высоту 500 км, взаимодействуют с окружающей атмосферой и ионосферой и изменяются. Мы заинтересованы в контактах со специалистами, изучающими эти взаимодействия. Нам нужно знать условия, в которых происходят разряды на высоте 5-20 км. Для этого, в первую очередь, нужны скоординированные наземные наблюдения, особенно в приэкваториальных областях Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  39. Чибис Заключение Цифровую фотокамерумы используем для подтверждения, что молния зафиксирована в виде рассеянного свечения от облаков. Поэтому мы ориентируемся на ночные наблюдения. Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  40. Заключение Чибис Древний метод ночных наблюдений Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  41. Чибис Спасибо за внимание Уважаемые коллеги !!! Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  42. MWC Чибис PreAmp B B-sensor B Out. “B” Calibr. B Cal. Control B I-sensor PreAmp I I Out. “I” Calibr. E,I Cal. Control I Calibr. Sign E-sensor PreAmp E E Out. “E” T-sensor T Out. “T” Linear Regul. Power Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  43. MWC Чибис Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  44. MWC Чибис Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  45. MWC Чибис Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  46. MWC Чибис Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  47. MWC Чибис Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  48. Conclusion Чибис For the correct algorithm of the production of the sign of event (lightning) are necessary the knowledge of mutual time scale TGF and NBP. Конференция «ФИЗИКА ПЛАЗМЫВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ»17-20 ФЕВРАЛЯ 2009, ИКИ РАН

  49. В ходе создания академического микроспутника «ЧИБИС», в создании которого участвуют и приобретают реальный опыт молодые специалисты, использована современная концепция «летающего прибора», позволяющая проводить научные космические исследования без привлечения дорогостоящих космических аппаратов, разрабатываемых предприятиями космической отрасли. Конференция «Инновации РАН – 2007» 7-9 ноября 2007 г. г. Черноголовка

More Related