Эксперимент “СИГНАЛ” на космическом аппарате

УДК 521(06) Астрофизика и космофизика
К.Ф. ВЛАСИК, А.М. ГАЛЬПЕР, В.М. ГРАЧЕВ,
В.В. ДМИТРЕНКО, С.C. МУРАВЬЕВ-СМИРНОВ,
С.Е. УЛИН, З.М. УТЕШЕВ,
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ЭКСПЕРИМЕНТ “СИГНАЛ” НА КОСМИЧЕСКОМ
АППАРАТЕ “ИНТЕРГЕЛИОЗОНД”
Рассмотрены основные задачи эксперимента “СИГНАЛ”, который планируется
провести на борту космического аппарата КА “Интергелиозонд” с помощью гамма-нейтронного спектрометра на основе сжатого ксенона. Приводятся основные
характеристики этой аппаратуры, а также параметры орбиты КА “Интергелиозонд”.
В последнее время уделяется большое внимание исследованию Солнца
с помощью различных космических аппаратов (КА) и ИСЗ. На орбите
Земли сегодня работают несколько спутников (например, “RHESSI”,
“GOES-12” и “КОРОНАС-Ф” [1,2]) c аппаратурой, предназначенной для
исследования Солнца. В соответствии с Российской программой космических исследований в ближайшее время планируется также запуск нового
специализированного спутника “КОРОНАС-ФОТОН” [3], а затем и КА
“Интергелиозонд”.
После ухода с орбиты Земли КА “Интергелиозонд” будет приближаться к Солнцу по спиральной траектории в результате воздействия на КА
гравитационного поля планеты Венера, вблизи которой он периодически
будет пролетать в течение эксперимента. За пять лет расстояние между
КА “Интергелиозонд” и Солнцем уменьшится до 30 солнечных радиусов.
Плоскость траектории КА в начале полета будет совпадать с плоскостью
эклиптики, а затем будет постепенно отклоняться от нее до 38 градусов за
счет работы бортовой двигательной установки. Выход из плоскости эклиптики позволит впервые заглянуть в полярные области Солнца и измерить потоки различных частиц, выходящих из них.
Для защиты от перегрева при пролете на близких расстояниях от
Солнца на КА “Интергелиозонд” будет установлены два тонкостенных
экрана, которые под действием солнечной радиации будут нагреваться
соответственно до 700С и до 100С. Внутри же его приборного отсека
температура не превысит 50С. Основная задача эксперимента “СИГНАЛ”, который планируется осуществить на борту КА “Интергелиозонд”,
заключается в измерении линейчатого гамма-излучения в диапазоне энер805-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 7
ISBN
УДК 521(06) Астрофизика и космофизика
гий (0,05–5) МэВ с высоким энергетическим разрешением (2% для Е =662
кэВ) и потоков нейтронов с помощью ксенонового детектора, что позволяет изучать физические процессы, происходящие на Солнце. На основании измеренных спектров солнечного гамма-излучения можно будет
определить количественный состав различных ядер, содержащихся в солнечной атмосфере. Это, прежде всего, относится к ядрам 56Fe (0,84 и 1,24
МэВ), 24Mg (1,37 МэВ), 20Ne (1,63 МэВ), 28Si (1.78 МэВ), 12C (1,99 и 4,43
МэВ), 14N (2,31 МэВ). Измерение гамма-линий с энергиями 0,431 МэВ и
0,478 МэВ позволяет оценить количественное соотношение ядер 7Be и 7Li
и величину потоков -частиц, ускоренных в солнечных вспышках. Гаммалиния 2,22 МэВ содержит важную информацию о процессах синтеза легких элементов на Солнце. Эта линия излучается при захвате тепловых
нейтронов протонами с генерацией дейтерия (1H + n 2D + ) либо 3He с
генерацией трития (3He + n  3H + p). Представляется интересным изучение гамма-линии 0,511 Мэв, которая возникает во время вспышки в результате аннигиляции позитронов, испускаемых при распаде образованных в ядерных реакциях изотопов 11C, 12N, 13N, 14O, 19Ne. В начальной фазе
ускорения частиц преобладающую роль играет распад короткоживущих
ядер 14O, 15O и +-мезонов. Ядра 11C являются источником позитронов в
более поздней фазе, когда прекращаются ядерные реакции, то есть соответствующие позитроны содержат информацию о после вспышечной
плазме. Измерение ширины гамма-линии 0,511 кэВ позволяет получить
также информацию о температуре в области аннигиляции. В частности,
при ширине этой линии 3,5 кэВ температура должна быть менее 10 5 К. С
увеличением температуры ширина линии растет как T 1/2 и достигает 11
кэВ при 106 К и 20 кэВ при 3106 К. Спектрометрические характеристик
солнечных вспышек, время прихода плазмы в околоземное пространство и
связанное с этим изменение уровня радиации вблизи Земли, представляют
большой интерес для прогнозирования космической “погоды”. Выполненные с помощью ксенонового детектора измерения характеристик потоков
нейтронов на различных расстояниях от Солнца предоставит важную информацию для дальнейшего развития нейтронной солнечной физики.
Авторы уверены, что результаты эксперимента “СИГНАЛ” внесут существенный вклад в развитие науки о Солнце.
Список литературы.
1. The 28th International Cosmic Ray Conference, Nsukuba, Japan, July 31 –August 7, 2003.
2. А.И.Архангельский и др. // ПТЭ. 1999. Т 42. N5. C. 596.
3. Сайт Института астрофизики МИФИ, http://astro.mephi.ru/
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 7
81