Космические исследования, 2020, T. 58, № 5, стр. 355-368

Исследование вспышек излучения атмосферы в области ближнего ультрафиолета с помощью детектора ТУС на борту спутника Ломоносов

Б. А. Хренов 1, Г. К. Гарипов 1, М. Ю. Зотов 1, П. А. Климов 1*, М. И. Панасюк 12, В. Л. Петров 1, С. А. Шаракин 1, А. В. Широков 1, И. В. Яшин 1, В. М. Гребенюк 3, А. А. Гринюк 3, М. В. Лаврова 3, А. В. Ткаченко 3, Л. Г. Ткачев 3, А. А. Ботвинко 4, О. А. Сапрыкин 45, А. Н. Сеньковский 4, А. Е. Пучков 4

1 Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скoбельцына, МГУ им. М.В. Ломоносова,
г. Москва, Россия

2 Физический факультет МГУ им М.В. Ломоносова
г. Москва, Россия

3 Объединенный институт ядерных исследований
г. Дубна, Россия

4 Консорциум “Космическая Регата”
г. Королев, Россия

5 Институт геохимии и аналитической химии им. Вернадского РАН
г. Москва, Россия

* E-mail: pavelklimov@eas.sinp.msu.ru

Поступила в редакцию 14.01.2020
После доработки 20.02.2020
Принята к публикации 05.03.2020

Аннотация

Орбитальный детектор Трековая Установка (ТУС) – детектор ультрафиолетового (УФ) излучения атмосферы в области длин волн 300–400 нм (ближний ультрафиолет ) с высокой чувствительностью (десятки фотонов, излучаемых в пределах телесного угла 10–4 ср за время 0.8 мкс) работал в течение полутора лет на борту спутника Ломоносов. Телескоп ТУС имел многоцелевую программу работы, позволяющую регистрировать УФ вспышки от самых коротких, создаваемых широкими атмосферными ливнями, генерируемыми космическими лучами, до длительных, до 1 с, создаваемых метеорами. Среди этих разнообразных явлений наиболее часто встречаются вспышки от молний, как непосредственно создающих свечение, так и вызывающих развитие вторичных разрядов в атмосфере, в верхней атмосфере и ионосфере. Эти разряды различаются как по своей природе, так и по феноменологии – в частности, имеют разную длительность и светимость.

DOI: 10.31857/S0023420620050052

Список литературы

  1. Greisen K. End to Cosmic Ray Spectrum? // Phys. Rev. Lett. 1966. V. 16. P. 748–750.

  2. Zatsepin G.T., Kuz’min V.A. Upper Limit of the Spectrum of Cosmic Rays // JETP Lett. 1966. V. 4. P. 78–80.

  3. Khrenov B.A., Alexandrov V.V., Bugrov D.I. et al. KLYPVE/TUS space experiments for study of ultrahigh-energy cosmic rays // Phys. At. Nucl. 2004. V. 67. № 11. P. 2058–2061.

  4. Abrashkin V., Alexandrov V., Arakcheev Y. et al. The TUS space fluorescence detector for study of UHECR and other phenomena of variable fluorescence light in the atmosphere// Adv. Space Res. 2006. V. 37. № 10. P. 1876–1883.

  5. Adams J.H., Ahmad S., Albert J.N. et al. Space experiment TUS on board the Lomonosov satellite as pathfinder of JEM-EUSO // Exp. Astron. 2015. V. 40. P. 315–326.

  6. Klimov P.A., Panasyuk M.I., Khrenov B.A. et al. The TUS Detector of Extreme Energy Cosmic Rays on Board the Lomonosov Satellite // Space Sci. Rev. 2017. V. 212. P. 1687–1703.

  7. Grinyuk A., Grebenyuk V., Khrenov B. et al. The orbital TUS detector simulation // Astropart. Phys. 2017. V. 90. P. 93–97.

  8. Klimov P.A. Lomonosov-UHECR/TLE Collaboration. Ultra-high energy cosmic ray detector TUS: Preliminary results of the first year of measurements // Int. Cosm. Ray Conf. 2017. V. 301. P. 1098.

  9. Khrenov B.A., Klimov P.A., Panasyuk M.I. et al. First results from the TUS orbital detector in the extensive air shower mode // J. Cosmology and Astroparticle Physics. 2017. V. 2017. № 09. P. 006.

  10. Zotov M.Yu. Lomonosov-UHECR/TLE Collaboration. Early Results from TUS, the First Orbital Detector of Extreme Energy Cosmic Rays // Proc. Int. Conf. UHECR2016. JPS Conf. Proc. 2018. V. 19. P. 011029.

  11. Garipov G.K., Zotov M.Yu., Klimov P.A. et al. The KLYPVE Ultra High Energy Cosmic Ray Detector on Board the ISS // Bull. Rus. Acad. Sci. Physics. 2015. V. 79. P. 326–328.

  12. Casolino M., Klimov P., Piotrowski L. Observation of ultra high energy cosmic rays from space: Status and perspectives // Progress of Theoretical and Experimental Physics. 2017. V. 2017. № 12. P. 12A107.

  13. Chen A.B., Kuo C.L., Lee Y.J. et al. Global distributions and occurrence rates of transient luminous events // J. Geophys. Res.: Space Physics. 2008. V. 113. P. A08306.

  14. Садовничий В.А., Панасюк М.И., Бобровников С.Ю. и др. Первые результаты исследований космической среды на спутнике Университетский-Татьяна // Космич. исслед. 2007. Т. 45. № 4. С. 291–305. (Cosmic Research. P. 273–286.)

  15. Sadovnichy V.A., Panasyuk M.I., Yashin I.V. et al. Investigations of the space environment aboard the Universitetsky-Tat’yana and Universitetsky-Tat’yana-2 microsatellites // Sol. Syst. Res. 2011. V. 45. P. 3–29.

  16. Garipov G.K., Khrenov B.A., Klimov P.A. et al. Global transients in ultraviolet and red-infrared ranges from data of Universitetsky-Tatiana-2 satellite // J. Geophys. Res. (Atmos.). 2013. V. 118. P. 370–379.

  17. Панасюк М.И., Свертилов С.И., Богомолов В.В. и др. Эксперимент на спутнике Вернов: транзиентные энергичные процессы в атмосфере и магнитосфере Земли. Ч. 2. Первые результаты // Космич. исслед. 2016. Т. 54. № 5. С. 369–376. (Cosmic Research. P. 343–350.)

  18. Klimov P.A., Garipov G.K., Khrenov B.A. et al. Vernov Satellite Data of Transient Atmospheric Events // J. Appl. Meteorol. Climatol. 2017. V. 56. P. 2189–2201.

  19. Garipov G.K., Khrenov B.A., Panasyuk M.I. et al. UV radiation from the atmosphere: Results of the MSU “Tatiana” satellite measurements // Astropart. Phys. 2005. V. 24. № 4(5). P. 400–408.

  20. Vedenkin N.N., Garipov G.K., Klimov P.A. et al. Atmospheric ultraviolet and red-infrared flashes from Universitetsky-Tatiana-2 satellite data // J. Exp. Theor. Phys. 2011. V. 113. № 5. P. 781–790.

  21. Garipov G.K., Alexandrov V.V., Bugrov D.I. et al. Electronics for the KLYPVE Detector // AIP Conf. Series. 2001. V. 566. P. 76–90.

  22. Garipov G.K., Kaznacheeva M.A., Khrenov B.A. et al. An EAS-like event registered with the TUS orbital detector // Proc. Science. 2019. V. 358. P. 193.

  23. Khrenov B.A., Garipov G.K., Kaznacheeva M.A. et al. An extensive-air-shower-like event registered with the TUS orbital detector // J. Cosmology and Astroparticle Physics. 2020. V. 2020. № 03. P. 033.

  24. Klimov P.A., Zotov M.Y., Chirskaya N.P. et al. Preliminary results from the TUS ultra-high energy cosmic ray orbital telescope: Registration of low-energy particles passing through the photodetector // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2017. V. 81. P. 407–409.

  25. Said R., Inan U., Cummins K. Long-range lightning geolocation using a VLF radio atmospheric waveform bank // J. Geophys. Res.: Atmospheres. 2010. V. 115. P. D23108.

  26. Kuo C.L., Chen A.B., Chou J.K. et al. Radiative emission and energy deposition in transient luminous events // J. Phys. D Appl. Phys. 2008. V. 41. № 23. P. 234014.

  27. Barrington-Leigh C.P., Inan U.S. Elves triggered by positive and negative lightning discharges // Geophys. Res. Lett. 1999. V. 26. P. 683–686.

  28. Newsome R.T., Inan U.S. Free-running ground-based photometric array imaging of transient luminous events // J. Geophys. Res.: Space Physics. 2010. V. 115. P. A00E41.

  29. Marshall R.A., Silva C.L., Pasko V.P. Elve doublets and compact intracloud discharges // Geoph. Res. Lett. 2015. V. 42. P. 6112–6119.

  30. Kaznacheeva M.A., Klimov P.A., Khrenov B.A. Transient UV background when registering EASes with the TUS orbital detector // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2019. V. 83. P. 1024–1027.

  31. Khrenov B.A., Stulov V.P. Detection of meteors and sub-relativistic dust grains by the fluorescence detectors of ultra high energy cosmic rays // Adv. Space Res. 2006. V. 37. № 10. P. 1868–1875.

  32. Panasyuk M.I., Picozza P., Casolino M. et al. Ultra high energy cosmic ray detector KLYPVE on board the Russian segment of the ISS // Proc. Science. 2016. V. 236. P. 669.

  33. Klimov P.A., Casolino M., the JEM-EUSO Collaboration. Status of the KLYPVE-EUSO detector for EECR study on board the ISS // Proc. Science. 2017. V. 301. P. 412.

Дополнительные материалы отсутствуют.