Ruska "ptica" i američka "buba" u potrazi za munjama

Mikrosatelit Firefly („Svitac“, SAD) je lansiran sa kosmodroma na ostrvu Valops na raketi-nosaču „Minotaur I ". Aparat je namenjen za istraživanje munja iz svemira – između ostalog, istraživači planiraju da otkriju šta dovodi do ubrzanja elektrona do energije, u poređenju sa onom koja nastaje pri eksplozijama supernovih zvezda. Na tom zadatku već skoro dve godine u orbiti uspešno radi mikrosatelit "Čibis-M", čije mnoge karakteristike ima " Firefly ".

„„Firefly“ - nanosatelit (težine od 1 do 10 kg) iz serije "kubsatov“ (CubeSat). Na uređaju veličine primerno 10h10h30,5 cm nalaze se dva naučna instrumenta i službeni sistemi. Glavni instrument – detektor gama-zraka GRD, koji će beležiti veoma visoko gama i rentgensko zračenje, izazvano pražnjenjem munja, kao i elektrona visoke energije. Drugi instrument VP kombinuje prijemnik veoma niske frekvencije i optički fotometar.

Munja - široko rasprostranjena pojava, ali, čudno, vrlo slabo izučena. Početkom 90-ih uz pomoć opservatorije Compton (NASA ) i satelita RHESSI otkriveni su takozvani zemaljski gama-zraci (Terrestrial Gamma-ray Flashes ili TGF), koji su povezani sa munjama na Zemlji. Neverovatna činjenica: gama-zraci se stvaraju ubrzavanjem elektrona do veoma visoke energije, koja se može uporediti sa onom pri eksplozijama supernovih zvezda, i odjednom dolazimo do toga da se ovi procesi ne događaju u dalekim galaksijama, već upravo na Zemlji.

Fizičko objašnjenje kako nastaje TGF, dali su ruski fizičari sa Fizičeskog institut „P. Lebedeva“ RAN, na čelu sa akademikom Aleksandrom Gurevičem, koji je predložio model "proboja sa odbeglim elektronima“. Ako na sistem (u ovom slučaju olujni oblaci u atmosferi) upravite značajno električno polje, tada sudari neće biti u stanju da zaustave elektrone koji će početi slobodno da se ubrzavaju.

Udarajući u molekule iz okruženja, oni će kao lavina početi da oslobađaju druge visoko energetske elektrone. Tako nastaje proboj.

Tokom grmljavine, stalno električno polje stvara naelektrisanje u oblacima, a zatim ubrzane čestice dovode do gama zračenja. Njega se ne treba plašiti: gusta atmosfera ga apsorbuje, tako da gama zraci slobodno prolaze, faktički, samo prema gore, u svemir.

Da bi se testirao ovaj model i više saznalo o grmljavinama – tome je i namenjen projekat "Firefly". Rad na njemu je počeo u 2008, sa lansiranjem u 2010-11, ali iz finansijskih razloga je bio odložen, kako se ispostavilo, do 2013. Projekat finansira američka Nacionalna fondacija za nauku (National Science Foundation, NSF), a izvode ga Centar za kosmičke letove „Godard“ i NASA zajedno sa nekoliko univerziteta i drugih obrazovnih institucija u SAD.

Očekuje se da će "Firefly" provesti u orbiti najmanje tri meseca i da će registrovati signale od oko 50 oluja dnevno.

"Firefly" će pratiti ruski mikrosatelit "Čibis-M", koji je prvi mali aparat specijalno namenjen za munje (lansiran je u orbitu početkom 2012). "Čibis-M" je malo veći od svog američkog "brata": težine 40 kilograma, od čega jednu trećinu čine naučni instrumenti, koji obuhvataju skup detektora za proučavanje munja u skoro čitavom energetskom opsegu: od radio do gama zračenja ("Firefly" „ispušta“ ultraljubičaste i radiodiapazon). Uređaji su vrlo slični i po drugim svojstvima, na primer, oba rade na „bistabilnom polju". To znači da beleženje rezultata instrumenata na dugoročnoj memoriji počinje tek kada protok detektovanih fotona pređe određeni prag. Dalje, program "Čibis-M", kao i „Firefly", uključuje edukativnu komponentu, koja se tiče ne samo studenata, već učenika. Konačno, oba projekta finansiraju naučne organizacije. "Čibis-M" - to je prvi mikrosatelit, napravljen od strane Ruske akademije nauka na bazi univerzalne mikroplatforme "Čibis", stvorene u Institutu za kosmička istraživanja RAN. Oni su pronašli originalni način slanja mikrosatelita u orbitu uz pomoć starog "Progresa". Nakon odvajanja od MKS, brod sa ostatkom goriva podiže orbitu i "pušta" mikrosatelit iz specijalnog transportnog kontejnera ( "kubsate" lansiraju kao usputni teret na običnim raketama-nosačima) da slobodno leti.

"Čibis-M" se nalazi u kosmosu skoro dve godine. Za to vreme je postalo jasno da je uslove u olujnom oblaku tokom pražnjenja, nemoguće reprodukovati u laboratoriji: radi se o suviše velikim dimenzijama - od nekoliko desetina metara do nekoliko stotina kilometara. Takođe, pri proučavanju fenomena neophodno je uzeti u obzir fraktalne osobine rasporeda naelektrisanja u oblaku i kako na protok naelektrisanja utiče nehomogena turbulentna sredina. Na ovo se ranije malo obraćalo pažnje pri proučavanju atmosferskog elektriciteta.

Proučavanje munja iz kosmosa je tek na početku, a u 2015 će se "Čibisu" i "Firefly" pridružiti i francuski mikrosatelit TARANIS, nazvan po keltskom bogu groma i nebeske vatre.

Olga Zakutnjaja,