Солнечно-Земная Физика
40 ЛЕТ КОСМИЧЕСКОЙ ЭРЫ В НИИЯФ МГУ
Ю.И.Логачев
|
| Солнечно-Земная Физика40 ЛЕТ КОСМИЧЕСКОЙ ЭРЫ В НИИЯФ МГУЮ.И.Логачев |
НАША ИСТОРИЯ |
По международному соглашению каждая из стран, запустивших спутники или
другие космические аппараты, обязана сообщить время запуска, траекторию, вес
аппарата, а также цель запуска. В СССР 16 марта 1962 г. с помощью новой
ракеты, отличающейся несколько меньшими возможностями, чем ракеты Р-7, с
помощью которой были выведены на орбиту все предыдущие спутники Земли и
лунные аппараты, запустили спутник Земли, получивший название "Космос" и
которому в последствии присвоили первый номер - "Космос-1". При запуске
этого спутника была объявлена программа (цель, задачи), для выполнения которой
предназначались все спутники данной серии. Эта программа предусматривала
-
"Изучение: концентрации заряженных частиц в ионосфере с целью исследования
распространения радиоволн; корпускулярных частиц; энергетического состава
радиационных поясов Земли с целью оценки радиационной опасности при
длительных космических полетах; первичного состава космических лучей и
вариаций их интенсивности; магнитного поля Земли; коротковолнового излучения
Солнца и других космических тел; верхних слоев атмосферы; воздействия
метеорного вещества на элементы конструкции космических объектов;
распределение и образование облачных систем в атмосфере Земли".
(цитата из сообщения ТАСС о запуске спутника " Космос")
Затем в СССР было запущено под эту программу более 2300 спутников серии
"Космос", настоящее предназначение которых оставалось нераскрытым. На
некоторых из этих спутников устанавливалась аппаратура НИИЯФ МГУ для
исследования околоземной радиации и космических лучей. Описание всех
экспериментов, проведенных НИИЯФ МГУ на спутниках серии "Космос", заняло бы
очень много места, поэтому остановимся только на первых из них и кратко
перечислим наиболее важные результаты по исследованию радиации, полученные
при выполнении этой программы. Список спутников "Космос" с нашей аппаратурой
приведен в табл.1.
Спутники "Космос" NN 4, 7, 9 и 15, запущенные почти на такие же орбиты,
как и космические корабли-спутники, и существовавшие на орбите всего несколько
дней, имели на борту газоразрядные и сцинтилляционные счетчики и суточное
запоминающее устройство, что позволяло, так же как и на кораблях-спутниках,
регистрировать потоки заряженных частиц над всей поверхностью земного шара.
Эти измерения вслед за измерениями кораблей-спутников дали возможность
продолжить изучение радиации вблизи Бразильской и Южно-Атлантической аномалий
магнитного поля Земли и исследовать распределение космических лучей над
поверхностью Земли.
Так как движение заряженных космических частиц вблизи Земли управляется
геомагнитным полем, то изучение космических лучей может дать сведения о
магнитном поле Земли, которое только в первом приближении является полем
диполя, сдвинутым от центра Земли на 400-500 км в направлении Марианской
впадины, точнее в направлении 15,6 градусов северной широты и 150 градусов
восточной долготы. На самом деле только 87% магнитной энергии земного поля
приходится на поле диполя, а остальные 13% - на более высокие гармоники,
обусловленные поверхностными аномалиями земной коры. Космические лучи
прекрасно чувствуют эти нерегулярности магнитного поля и геомагнитный экватор
космических лучей (линия наименьшего потока космических лучей) имеет,
оказывается, более причудливую форму чем экватор для дипольного поля. Это
хорошо видно из рис. 5.1, полученного по результатам полетов 2-го
корабля-спутника и спутников "Космос-4,-7" /10/.
Рис. 5.1 Экватор космических лучей по результатам полетов 2-го корабля- -спутника и спутников "Космос-4,-7".
Следующие серьезные эксперименты были проведены на ИСЗ "Космос-17". Этот
спутник был оснащен широким набором детекторов и запоминающим устройством,
позволяющим иметь непрерывные данные о радиации, т.е. во всех областях
траектории спутника, которая пролегала в основном на малых высотах (перигей -
260 км, апогей - 790 км, наклонение - 49 градусов).
Отметим, что одной из самых острых проблем наших исследований радиации
являлась малая информативность использовавшихся в то время систем передачи
информации, т.е. радиотелеметрических систем космических аппаратов. Наибольшим
дефицитом всегда являлся не вес и объем аппаратуры, и даже не ее
энергопотребление, а число телеметрических каналов, выделенных для нашей
аппаратуры. Эта проблема решалась двумя путями: 1) выпрашиванием у
телеметристов дополнительных каналов, с этой целью использовалась даже
"тяжелая артиллерия" - организовывался визит С.Н.Вернова к С.П.Королеву или
его заместителям, но это - трудный путь, чтобы дать нам дополнительные
каналы их надо было у кого-то отобрать, резерва, как правило, не было;
2) так "уплотнить" нашу информацию, чтобы по каждому каналу передавать
максимум возможного.
Такая же ситуация возникла и на ИСЗ "Космос-17". Главная задача в то время состояла в измерении скоростей счета импульсов на выходе наших детектеров, т.е. числа частиц различной природы и энергии, попавших в прибор в разных участках траектории полета спутников. Частицы данного вида и энергии для простоты именовались "параметрами", скорости счета по которым требовалось измерить. В начале число таких измеряемых параметров было невелико ( на 2-ом спутнике - 2, на 3-ем - 5, на станции Луна-1 уже 8 и т.д.), а на спутнике "Космос-17" удалось установить, как уже упоминалось, большой состав приборов и стало необходимым резко уплотнить информацию, поступающую на ограниченное число каналов радиотелеметрии. Задача формулировалась так: для каждого измеряемого параметра, например, скорости счета электронов с энергией 100-200 кэВ, использовать не более одного канала телеметрии, несмотря на то, что скорость счета может изменяться в диапазоне 10^4 - 10^5, обеспечив при этом точность измерения во всем диапазоне не хуже 10 %. Как решать эту проблему? Если телеметрический канал подключен к началу пересчетной линейки, то при больших скоростях счета будет очень трудно разобраться в числе сосчитанных импульсов, т.е. будет наблюдаться так называемый телеметрический "зашкал". Если телеметрический канал подключен к концу пересчетной линейки, то при малой скорости счета он будет в основном "молчать", т.е. в этом случае малые скорости счета не будут регистрироваться.
И вот, попробовав различные способы, мы придумали схему, в которой телеметрический канал по мере увеличения скорости счета перемещался ко все более далеким триггерам пересчетной линейки, обеспечивая приблизительно постоянную картину на входе телеметрического канала. Но возникла задача определения того триггера, к которому была подключена телеметрия в момент опроса параметра. На ИСЗ "Космос-17" для определения номера триггера производилось "окрашивание" сигнала, изменялась амплитуда выходного напряжения триггера. Отметим, что информация с этого спутника поступала к нам на фотопленке, качество записи на ней было не всегда хорошим. И вот, эксперимент проведен, информация получена, а чтобы ее "выудить" из фотопленок потребовалось уйма усилий, времени и человекочасов работы.
Здесь уместно вспомнить некий казус, сыгравший положительную роль в данном эксперименте. Дело в том, что на спутнике "Космос-17" кроме нашей аппаратуры была еще установлена аппаратура Института Прикладной геофизики Гидрометеоцентра СССР для измерения радиационной обстановки на трассе полета спутника ( Гидрометеоцентр в это время контролировал не только погоду, но и околоземную радиацию). Вначале мы с ИПГ разделили время активной работы спутника, а оно составляло всего 10 суток, пополам: 5 дней мы и 5 дней ИПГ (для одновременной работы не хватало ни мощности источников питания, аккумуляторных батарей, ни радиотелеметрических каналов). Затем сотрудники ИПГ, которые почему-то (не могу вспомнить причины) обладали преимущественным правом на этот спутник, потребовали, чтобы они работали все 10 дней, а мы только потом, если останется запас энергии.
Спутник делали в Днепропетровске, после такого требования ИПГ туда
направилась представительная делегация ( с нашей стороны ездил С.Н.Вернов ),
которая сторговалась с ИПГ на 2 дня для нас и 8 дней для ИПГ. Как я уже
говорил, информация имела очень сложный вид, и мы свои два дня обрабатывали
больше года, день работы спутника - полгода обработки. Сколько времени
обрабатывал свой эксперимент ИПГ я не знаю, замечу только что публикаций об
их результатах, полученных на спутнике "Космос-17" я не встречал. В НИИЯФ МГУ
этим экспериментом больше всего занимался П.В.Вакулов и по его результатам в
1965 г. защитил кандидатскую диссертацию на тему: "Исследование радиационных
поясов Земли и космических лучей на спутнике "Космос-17".
Исследование захваченной радиации на малых высотах представляет особый
интерес, т.к. позволяет изучать процессы взаимодействия потоков захваченных
частиц с атмосферой Земли, исследовать сброс частиц из поясов во время
магнитных возмущений и других процессов, протекающих в магнитосфере Земли.
В последнее время было замечено, но пока окончательно не установлено,
что потоки энергичных электронов, наблюдаемые на небольших высотах, могут
быть предвестниками землетрясений в районах появления таких электронов.
Кpоме того, на малых высотах магнитное поле, в отличие от больших, гораздо
сильнее отличается от поля диполя и поведение потоков захваченных частиц
здесь гораздо сложнее, чем на больших высотах. На малых высотах линия равных
В иногда уходит глубоко в атмосферу Земли, что означает, что на данной линии
радиация не может существовать в захваченном виде, а только в виде
квазизахваченной: проникшие на данную магнитную оболочку в точки с данным В
частицы при дрейфе вокруг Земли поглотятся в областях на небольших высотах,
т.е. они будут существовать небольшое время, меньше доли одного периода
дрейфа вокруг Земли.
Распределение радиации на малых высотах представляет значительный интерес
и с точки зрения освоения космоса, так как полеты в космическое пространство
начинаются с малых высот.
На спутнике "Космос-17" удалось проверить и подтвердить теории движения частиц в геомагнитном поле. Измеренные на спутнике "Космос-17" потоки частиц для высоты 700 км над районом Южной Атлантики практически совпали с потоками, рассчитанными на основе L,B координат для реального магнитного поля Земли, в предположении, что частицы существуют на тех траекториях, высоты которых нигде не опускаются ниже 150 км. Наблюдаемое хорошее согласие расчетов и эксперимента говорит о правильности представлений о движении частиц в магнитном поле и их появлении на малых высотах. Этот же эксперимент позволил подробно изучить роль аномалий магнитного поля Земли в поглощении частиц и динамику их пополнения за время дрейфа вокруг Земли.
На спутнике "Kосмос-17" получен также важный вывод о том, что потоки
электронов и протонов на небольших высотах управляются величиной остаточной
атмосферы, так что выполняется закон J~ 1/p, где J - поток частиц, р -
плотность атмосферы. Использование этого закона впоследствии позволило
сделать вывод о возможности постоянного существования пояса электронов
высокой энергии: их рождение пропорционально количеству вещества (р), а
гибель обратно пропорциональна (1/р), так что число существующих частиц не
будет зависеть от плотности атмосферы, т.е. от высоты над поверхностью
Земли /11/.
Спутник "Космос-17" регистрировал также потоки частиц от высотных ядерных взрывов, проведенных за несколько месяцев до полета этого спутника. Дело в том, что сущесвование захваченных частиц в магнитном поле Земли привело к мысли о возможности создания искусственных радиационных поясов. Создание и изучение искусственных радиационных поясов позволяет более детально проследить динамику их поведения, оценить скорость их исчезновения, различные вариации и другие эффекты. Особенно удобными оказались бы искусственные пояса из экзотических частиц, которых нет в естественных поясах, например, пояса из позитронов: их было бы легко выделять из общего потока захваченных частиц, следить за их положением в пространстве, расплыванием и перемещением во время различных магнитных возмущений и исследовать другие временные эффекты.
Существует несколько способов создания искусственных радиационных поясов:
распыление радиоактивных материалов, установка на борту космического аппарата
ускорителя частиц и их выброс в пространство и, наконец, ядеpный взрыв в
космосе. Последний способ оказался наиболее простым для инжекции большого
числа частиц в магнитосферу Земли и был осуществлен несколько раз.
Наиболее известны три взрыва "Аргус" в 1958 году и взрыв "Старфиш" в
1962 году, проведенные США, а также три взрыва СССР в 1962 года.
Отметим, что советские взрывы были в 500-1000 раз более мощными, чем
американские, это были последние взрывы перед заключением соглашения о
запрещении ядерных испытаний и спутник "Космос-17" регистрировал потоки
электронов от этих последних взрывов спустя почти год. Более подробно об
искусственных РПЗ можно прочитать в статье П.В.Вакулова "Искусственные пояса
Земли" /12/ и в других, цитированных в этой статье работах.
На спутниках серии "Космос" НИИЯФ провел также другие эксперименты
по изучению радиации в космосе. Отметим некоторые из них.
Спутник "Космос-159", запущенный 16 мая 1967 года, имел орбиту
(апогей - 60 тыс.км, перигей - 400 км, наклонение - 52 градуса и период
обращения вокруг Земли около 20 часов ), сильно отличающуюся от остальных
орбит спутников серии "Космос", так как это был неудачный запуск аппарата
к Луне, но ракета недобрала скорости и вместо лунника возник спутник
"Космос-159". Приблизительно через месяц ( 12 июня 1967 г.) была запущена
станция Венера-4, проведшая непрерывные длительные измерения ( более 4
месяцев) на трассе полета Земля-Венера. На обоих аппаратах были установлены
одинаковые полупроводниковые счетчики для регистрации протонов с энергией
в интервале 1-5 МэВ. Полупроводниковые счетчики или n-p детекторы стали
нами регулярно использоваться, начиная с полетов спутников "Электрон".
Полупроводниковый детектор можно рассматривать как твердотельную ионизационную камеру, в которой заряженная частица создает на электродах выходной импульс, пропорциональный выделенной в кристалле энергии. Такая твердотельная ионизационная камера имеет перед газовай ряд преимуществ: входное окно n-p детектора может быть сделано очень тонким, не являющимся препятствием для частиц малых энергий, на создание одной пары ионов в кремниевом n-p детекторе необходима в 12-15 раз меньшая энергия, чем в газовых камерах, что приводит к большей точности определения энерговыделения в счетчике и меньшие требования к усилителям импульсов, так как выходной импульс в n-p детекторе также в 10-15 раз выше, чем в газовой камере. Кроме того, n-p детектор может быть сделан очень миниатюрным и его питание не требует высокого напряжения. Электрический порог срабатывания регистрирующей электроники для полупроводниковых счетчиков выбирался обычно так, чтобы он соответствовал энерговыделению в кристалле около 0,5 МэВ, что более чем в 10 раз превышает уровень шумовых импульсов в кристалле. Такую энергию могли выделить протоны с энергией > 1 МэВ ( 0,5 МэВ они теряли при прохождении вещества входного окна счетчика ) и более тяжелые частицы с соответствующей энергией. Электроны в тонком чувствительном слое кристалла (обычно около 50 микрон) практически не могли выделить энергию выше пороговой. Только очень малая часть их, рассеявшись и двигаясь вдоль чувствительного слоя детектора, могла быть зарегистрирована. Наши оценки показали, что электроны с энергией > 1 МэВ регистрируются с эффективностью только около 10^-5. В дальнейших экспериментах полупроводниковые детекторы сыграли очень важную роль: стали доступными более толстые детекторы ( до 2-3 мм ), они устанавливались один над другим с одновременной регистрацией энерговыделений в каждом детекторе, т.е. возникли полупроводниковые телескопы, что резко расширило возможности идентификации частиц, т.е. позволило определять не только их энергию, но и заряд и массу.
Спутник "Космос-159" не вылетал за пределы магнитосферы Земли, а АМС Венера-4 все время находилась в межпланетном пространстве за пределами магнитосферы Земли. На АМС Венера-4 во время полета наблюдалось много случаев возрастаний энергичных солнечных частиц, получивших к тому времени название солнечных космических лучей ( см. рис. 6.1 ). Такие же возрастания наблюдались и на спутнике "Космос-159". Сравнение результатов этих двух полетов показали, что магнитосфера, во всяком случае ее внешняя часть, прозрачна для протонов даже таких малых энергий, как 1-5 МэВ. Показания счетчиков на обоих космических аппаратах совпадали с хорошей точностью без введения каких-либо поправок вплоть до L > 7-8. Это значит, что в магнитосферу Земли до таких раccтояний проникают протоны из межпланетного пространства и, не задерживаясь (накопления частиц нет) вылетают обратно, т.е. структура магнитосферы оказывается открытой в своей значительной части. Однако, если во время нахождения заряженной частицы в магнитосфере произойдет вариация магнитного поля или частица рассеется на нейтральных атомах или ионах магнитосферы или произойдет другая пертурбация, нарушающая движение частиц в магнитном поле, т.е. инварианты ее движения, то частица может перейти в разряд захваченных и пополнить состав частиц радиационных поясов. Таким образом, эти эксперименты указали на существование еще одного источника частиц радиационных поясов Земли - захват энергичных солнечных частиц из межпланетного пространства во время возмущений магнитного поля Земли.
На спутнике "Космос-900", который оказался долгожителем среди спутников
этой серии, он существовал более 3 лет, была установлена разнообразная
аппаратура для изучения частиц радиационных поясов Земли и космических лучей.
Среди этой аппаратуры выделялся своей необычностью прибор Е.В.Горчакова,
большой черенковский счетчик из плексиглаза ( диаметр 30 см ) для регистрации
энергичных заряженных частиц. С помощью этого прибора во внешнем радиационном
поясе во время магнитных бурь были обнаружены очень узкие пояса электронов с
энергией Ее>15 МэВ /13/, возникновение которых связано с сильными
возмущениями магнитного поля, приводящими к ускорению частиц и забросу их во
внутренние области магнитосферы Земли.
Этот же прибор позволил установить асимметрию потоков энергичных альфа-
частиц космических лучей над северной и южной полярными шапками Земли, что,
по-видимому, связано с разными условиями в магнитных полях северной и южной
гелиосферы /14/.
На спутниках серии "Космос" была также проведена обширная серия
экспериментов по изучению аномальной компоненты космических лучей. В 1972
году американские космические аппараты обнаружили в межпланетном пространстве
странное поведение потоков ядер гелия в области энергий 10-50 МэВ/нуклон.
Дело в том, что обычно потоки гелия в 10-15 раз меньше потоков ядер водорода,
т.е. протонов, а в 1972 году в энергетических спектрах Н и Не возникла
аномалия: потоки гелия сравнялись или даже превысили потоки протонов при
энеpгиях < 30-50 МэВ/нуклон. Особенно заметным этот эффект стал в годы
минимума солнечной активности, затем он исчез в годы максимума и снова
появился в очередном минимуме и т.д.
Была высказана гипотеза /15/, что эти повышенные потоки гелия, а как
потом выяснилось и ядер кислорода и ряда других, получивших название
аномальной компоненты космических лучей, представляют собой однозарядные ионы
соответствующих химических элементов: He, N, O, Ne и др. Эти ионы возникают
из нейтральных атомов межзвездного газа, проникающих достаточно глубоко в
гелиосферу, где ионизуются солнечным ультрафиолетом и становятся
однозарядными ионами очень малой энергии, их скорость равна скорости
неионизованных атомов межзвездного вещества. Затем эти ионизованные атомы
подхватываются солнечным ветром и выносятся на периферию гелиосферы, где
ускоряются на неоднородностях магнитного поля и на ударной волне, отделяющей
гелиосферу от межзвездного пространства, и после этого возвращаются к Солнцу
уже в виде энергичных однократно заряженных ионов. Такие ионы обладают
повышенной магнитной жесткостью R ( R = P/Z, где Р - импульс частицы,
Z - эффективный электрический заряд ) по сравнению с полностью ионизованными
атомами, частицами космических лучей той же энергии. Повышенная жесткость
аномальных частиц позволяет им проникать во внутренние области магнитосферы
Земли, туда, куда ядра, полностью лишенные электронной оболочки, магнитным
полем Земли не допускаются. В то же время, так как скорость аномальных
частиц данной жесткости значительно меньше скорости полностью "ободранных"
ядер такой же жесткости, их коэффициент диффузии почти в такое же число раз
меньше и для их перемещения от границ гелиосферы к Солнцу ( на 1 а.е.)
требует гораздо большего времени. В годы максимума солнечной активности
число рассеивающих центров и других возмущений межпланетного магнитного
поля увеличивается и аномальная компонента вообще не успевает достичь
ближайших окрестностей Солнца, поэтому в годы максимума солнечной
активности потоки аномальной компоненты на 1 а.е. не наблюдаются. Из-за
большой жесткости однократно ионизованных частиц и их малой скорости
модуляционные эффекты для аномальной компоненты значительно сильнее, чем
для потоков частиц галактических космических лучей.
Изменение потоков частиц аномальной компоненты во времени и с изменением
расстояния от Солнца дает возможность еще одним способом проверить наши
представления о распространении заряженных частиц в межпланетном пространстве.
Аномальная компонента несет сведения не только об условиях в межпланетной
среде, но и о периферийных районах гелиосферы и ближайшем к ней межзвездном
пространстве. Эти особенности аномальной компоненты вызвали к ней повышенный
интерес и ее исследуют многие научные группы во всем мире.
Проблемой аномальных частиц в магнитосфере Земли НИИЯФ МГУ начал
заниматься по инициативе С.Н.Вернова более 15 лет тому назад. Первые
эксперименты по регистрации многозарядных ядер проводились на обитаемых
станциях "Салют" совместно в монгольскими и румынскими исследователями. При
полете монгольского космонавта Ж.Гуррагча в 1981 году на борту станции
"Салют-6" тяжелые заряженные частицы регистрировались в слюдяных детекторах.
К сожалению, слюда оказалась не достаточно хорошим детектором заряженных
частиц и при полете румынского космонавта (Д.Прунариу, 1981 год)
для регистрации частиц использовался прибор "АСТРО", состоящий из набора
твердотельных детекторов из нитрата целлюлозы. После полета пластины вместе
с космонавтами возвращались на Землю. В лаборатории детекторы подвергались
травлению, в результате которого следы заряженных частиц, становились
видимыми под микроскопом. Эти детекторы позволяли идентифицировать ядра
C, N и О, если они останавливались в стопках и определять их энергию в
интервале 4-50 МэВ/нуклон. В первых эксперимертах с твердотельными
детекторами участвовали сотрудники НИИЯФ МГУ Н.Л.Григоров и Р.А.Ныммик.
Этих эксперименты показали, что на орбитах станции "САЛЮТ" регистрируются
большие потоки ядер C,N и О с энергией около 10 МэВ/нуклон.
Такие же диэлектрические трековые детекторы устанавливались и на ИСЗ
серии "Космос" в специальных контейнерах с открывающейся крышкой, которая
после проведения экспонирования пластин перед спуском на Землю закрывалась,
чтобы пластины не подвергались перегреву (или даже не обгорели) во время
входа спускаемого контейнера в плотные слои атмосферы. В экспериментах
НИИЯФ МГУ в основном изучались ядра кислорода, проникшие на орбиту спутников
Земли, подсчитывалось их число, определялось направление их прихода, а пробег
в пластинах позволял определить их энергию. С 1984 года, когда начались
эти эксперименты, по настоящее время было произведено 65 запусков спутников
серии "Космос" со спасаемым модулем, в котором возвращались и экспонируемые
пластины. Так как каждый полет длился одну-две недели, то общее время
экспозиции пластин составило более года.
Эти эксперименты показали, что в магнитосфере Земли постоянно существуют потоки частиц, представляющих собой радиационные пояса аномальной компоненты космических лучей /16/. Для перевода частиц из состояния пролетающих через магнитное поле в состояние захваченных необходимо изменить один из параметров частицы, например, питч-угол или магнитную жесткость. Жесткость "аномальной" частицы может быть изменена, если она потеряет еще один электрон из своей электронной оболочки и из однозарядной станет двухзарядной, что приведет к уменьшению ее жесткости в 2 раза. Расчеты показали, что кислород может перейти в захваченное состояние, если ион потеряет все свои электроны и станет "голым" ядром кислорода. Также и с изменением питч-угла частицы: если в результате рассеяния на атомах нейтральной атмосферы или на магнитных неоднородностях изменится направление скорости частицы, то она вместо того, чтобы "нырнуть" в глубокие слои атмосферы или покинуть магнитную ловушку, может начать колебаться из одного полушария в другое, т.е. перейти в захваченное состояние. Отметим, однако, что последний процесс гораздо менее вероятен, чем полная обдирка иона кислорода.
Сравнение внутримагнитосферных потоков аномального кислорода с
внемагнитосферными позволили определить заряд аномального кислорода, которым
он обладает в гелиосфере до попадания в регистрирующий прибор, где его заряд
из-за "обдирки" в веществе детектора сразу становится равным восьми. Такая
возможность возникает из-за разницы в условиях проникновения во внутренние
области магнитосферы частиц разной жесткости. Оказалось, что аномальный
кислород регистрировался на таких широтах, куда могли проникнуть только
однократно заряженные ионы кислорода /17/. Это очень важный результат,
подтверждающий теорию происхождения аномальной компоненты космичecких лучей
из нейтральных атомов межзвездного вещества.
К спутникам Земли серии "Космос" тесно премыкают спутники серии
"Интеркосмос", в которых эксперименты проводились совместно с заграничными
учеными. Спутники "Интеркосмос", в которых принимал участие НИИЯФ МГУ,
также перечислены в табл.1.
Здесь каждый эксперимент уникален. На спутниках "Интеркосмос-3 и -5"
изучалось взаимодействие низкочастотных электромагнитных волн с потоками
захваченных частиц. Обнаружено, что низкочастотное излучение эффективно
воздействует на частицы, изменяя в процессе взаимодействия их питч-угол,
в результате чего питч-угол некоторых частиц переводится в конус потерь
и ранее захваченная частица сбрасывается в атмосферу. Этот процесс
обеспечивает постоянный сток частиц из радиационных поясов, особенно
электронов. Для протонов существенными являются очень низкочастотные
электромагнитные волны (ОНЧ-излучения) /18/.
На спутнике "Интеркосмос-6" было экспонирована большая стопка фотоэмульсий для изучения ядерных взаимодействий энергичных частиц и других явлений. Послеполетная обработка ядерных фотоэмульсий проводилась в лабораториях шести стран-участниц эксперимента: Венгрии, Монголии, Польши, Румынии, Чехословакии и СССР. К наиболее интересным результатам следует отнести обнаружение нескольких электронов очень высокой энергии, > 1 ТэВ /19/, причем один из них имел энергию 5 ТэВ. Это наиболее энергичный электрон космических лучей, который до сих пор удалось надежно идентифицировать. Интерес к электронам очень высокой энергии объясняется тем, что они позволяют локализовать расстояние до их источника. Чем больше энергия электрона, тем быстрее он ее теряет из-за синхротронного излучения в магнитных полях Галактики и при рассеянии на квантах реликтового излучения. Оба вида потерь пропорциональны квадрату энергии электрона и издалека такие электроны подойдут к "нам", имея уже гораздо меньшую энергию. Если мы обнаружили электрон высокой энергии, значит он "родился" где-то недалеко, если же существуют электроны с энергией 5 ТэВ, то источник таких электронов находится на расстоянии всего около 1 кпс от Солнечной системы /19/.
В этом эксперименте был также зарегистрирован результат взаимодействия космической частицы с энергией 5000 ТэВ. Во взаимодействии, которое, к сожалению, произошло вне фотоэмульсионной стопки, родилось около 400 вторичных заряженных частиц. Столь высокоэнергичное взаимодействие до сих пор в ядерных фотоэмульсиях не наблюдалось /20/.
На спутнике "Интеркосмос-17" был проведен эксперимент по регистрации
электронов методом переходного излучения /21/, спутники "Интеркосмос-19" и
"Интеркосмос-Болгария-1300" изучали динамику энергичных электронов в
магнитосфере Земли /22/, магнитосферной плазмы и низкочастотных
электромагнитных излучений /23/.
СПУТНИК ГОД ГЛАВНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТАТОР
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЙ
Космос-4 1962 - Шаврин П.И
Космические лучи и захваченная радиация
Космос-7 1962 - " -
Космос-9 1962 - " -
Космос-15 1963 - " -
Космос-17 1963 - Вакулов П.В.
Естественные и искусственные РПЗ
Космос-41 1964 - Шаврин П.И.
Внешний радиационный пояс Земли
Космос-53 1965 - Горчаков Е.В.
PПЗ и космические лучи
Космос-127 1966 - Горчаков Е.В.
Электроны высоких энергий в РПЗ
Космос-137 1966 - Шаврин П.И., Горчаков Е.В.
Избыточное излучение в околоземном
космическом пространстве
Космос-143 1967 - " -
Космос-159 1967 - Логачев Ю.И.
Проникновение межпланетных протонов
в магнитосферу Земли
Космос-208 1968 - Пряхин E.A.
Гамма-кванты высокой энергии
Космос-219 1968 - Горчаков Е.В.
Избыточное излучение в околоземном космическом пространстве
Космос-228 1968 - Пряхин Е.А.
Гамма-Кванты высокой энергии
Космос-256 1968 - Сосновец Э.Н.
Электроны Ее > 50 кэВ и протоны Ер > 1 МэВ в РПЗ
Космос-378 1970 - Кузнецов С.Н.
Электроны и протоны малой энергии ( Ее > 40 кэВ, Ер > 1 МэВ
в околоземном космосе, включая полярные шапки.
Космос-426 1971 - " -
Космос-428 1971 Пугачева Г.И.
Энергичные электроны ( >80 МэВ) на малых высотах
Кудрявцев М.И.
Дискретные источники жесткого рентгеновского излучения
Космос-480 1971 Сосновец Э.Н.
Околоземное излучение и солнечные космические лучи
Космос-484 1972 - Григорян О.Р.
Высыпающиеся из поясов электроны ( Ее > 30 кэВ, Ее > 300 кэВ )
Космос-490 1972 - Пугачева Г.И.
Энергичные электроны ( > 80 MэВ) и ядра с Z > 2 на малых высотах
Космос-721 1975 Кузнецов С.Н.
Околоземная радиация, солнечные космические лучи
Космос-900 1977 Горчаков Е.В.
Частицы высокой энергии в магнитосфере Земли
Сосновец Э.Н.
Динамика захваченных частиц во время магнитных бурь
Космос-1543 1984 - Григоров Н.Л., Шестоперов В.Я.
Космические лучи высокой энергии (> 10^12 эВ) с
помощью прибора "Сокол"
Космос-1686 1985 - Рюмин С.П.
Нейтроны и гамма-кванты
Минеев Ю.В.
Электроны с энергией Ее = 0,3 - 2,0 МэВ
(спутник был пристыкован к орбитальной станции "Салют-7")
Космос-1713 1986 - Григоров Н.Л., Шестоперов В.Я.
Космические лучи высокой энергии (> 10^12 эВ)
с помощью прибора "Сокол"
Космос-1870 1986 - Титенков А.Ф.
Рентгеновское излучение Сверхновой-SN1987a
Космос-2344 1997 - Колесов Г.Я., Подорольский А.Н.
Состав и энеpгетический спектp частиц РПЗ
Интеркосмос-3 1970 Вакулов П.В., Кузнецов С.Н.,
Кузнецова В.А.
Частицы радиационных поясов Земли и низкочастотные
электромагнитные излучения -
Интеркосмос-5 1972 - Вакулов П.В., Кузнецов С.Н.,
Кузнецова В.А.
Взаимодействие волна-частица в радиационных поясах Земли
Интеркосмос-6 1972 - Григоров Н.Л.
Ядерные взаимодействия космических частиц высокой энергии
(имелся возвращаемый отсек с эмульсионным блоком)
Интеpкосмос-13 1975 - Столповский В.Г.
Взаимодействие заряженных частиц в магнитосфере Земли с
низкочастотным электромагнитным излучением
Интеркосмос-17 1977 - Григоров Н.Л., Гусев А.А.,
Титенков А.Ф.
Электроны высокой энергии методом переходного эффекта
Интеркосмос-19 1979 - Минеев Ю.В.
Электроны с энергией 0,3 - 2,0 МэВ на малых высотах
Интеркосмос- Болгария-1300 1981 - Тельцов М.В.
Магнитосферная плазма, динамика захваченных частиц
радиационных поясов Земли
| назад | 
| вперед | 
| оглавление | 
| литература | 
| |
| На первую страницу по истории солнечно-земной физики | 
| |||||||