UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3

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
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
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
The spatial distribution of the lightning cloud-to-cloud
discharges and clouds to Earth
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
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
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
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
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
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
гамма
Ливень
убегающих
электронов
Молниевый
разряд
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
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 13-20 km.
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
Обнаружена генерация коротких
(~1мкс) одиночных радиоимпульсов
сверхвысокой мощности
(до 100 ГВт и выше).
Импульсы генерируются в грозовых
облаках на больших высотах 13-20 км.
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
Tien' -Shan the alpine scientific station of the Physical institute of the RAS
Тянь-Шаньская высокогорная научная станция Физического института РАН
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 0.3-0.5 square kilometers,
and possibly also more.
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
Обнаружены вспышки
гамма излучения, ассоциированные со
скачками электрического поля,
характерными для распространения
ступенчатого лидера молнии.
Гамма излучение покрывает площадь
0.3-0.5 кв. км, а возможно и больше.
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
КВ радиоизлучение
Н. Новгород, 22 июля 2004, 22:25:03
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
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
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
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
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
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
Рентген-гамма детектор – РГД (RGD) НИИЯФ МГУ
- диапазон рентгеновского и гамма- излучения
- масса ~ 2 кг
-потребление ~ 5 Вт
- 50-500 кэВ
-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
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
Микроспутник (МС) «Чибис» будет
доставлен на борт МКС грузовым
кораблем «Прогресс» аналогично
МС «Колибри». После отделения от
МКС орбита«Прогресс’а» 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
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
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
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
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
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007
UN/RF/ESA Workshop, Tarusa, Russia, 3-7 September 2007