ГРОЗА - научный эксперимент по изучению явления молнии

Проект ГРОЗА - это научный эксперимент, разработанный физиками НИИЯФ МГУ для изучения явления молнии.

Поддержи проект и стань свидетелем научного открытия!

ИССЛЕДОВАНИЯ МОЛНИЙ

Молнии исследуются на протяжении нескольких столетий, тем не менее, полная картина до сих пор остается не ясной, несмотря на научно-технический прогресс (появление фотокамер, спутников, самолетов, чувствительной и полностью автоматической аппаратуры дистанционного зондирования, многочисленных теоретических моделей и т.д).

К настоящему времени остаются без ответа наиболее основополагающие вопросы:

• как инициируется молния?
  
• как разряд собирается в узкий шнур?
  
• какие физические процессы происходят в облаке во время разряда?
  
• почему разряд молнии происходит при напряженностях электрического поля ниже напряжения пробоя в воздухе?
  
• как связана генерация различного рода излучения с механизмом разряда?

ТРУДНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Из-за опасности в исследовании (непредсказуемость, неконтролируемость процессов), гроза остается практически не познанным природным явлением.

Пролетные методики измерения с помощью шаров зондов или метеорологических ракет имеют единичный и случайный характер, не достаточный для создания моделей и описания явления.

Для наземных измерений данных недостаточно, т.к. изображение разряда скрыто облаками, радиоизлучение и статические поля позволяют оценивать процессы лишь интегрально, в больших объемах, что не отражает процессы в ключевых элементах облака, которые вызывают разряд.

Гамма-излучение и излучение нейтронов поглощается в атмосфере и не доходит до детекторов.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ЭКСПЕРИМЕНТА

• Произвести измерения в условиях динамического эксперимента во время грозы: используя летательный аппарат, с установленной на него аппаратурой, исследовать свойства грозы, связанные с молниевой активностью;
• осуществить сбор информации на разных расстояниях и высотах от эпицентра явления;
• каждое грозовое облако по своей природе уникально, поэтому необходимо произвести исследования нескольких гроз для корреляции полученных данных;
• установив всю имеющуюся научную аппаратуру на борт - обеспечить синхронное(параллельное) получение данных с каждого детекторного блока.

СТАРТОВЫЙ НАБОР АППАРАТУРЫ

Команда ученых проекта разработала и подготовила первый комплект научной аппаратуры, чтобы начать эксперимент. Данные приборы помогут ответить на многие вопросы и прояснить картину явления в целом.

РАДИО

На борту будет установлен радио-детектор для измерения электромагнитного поля в момент разряда. Он будет использован еще и для привязки измерений к моменту разряда.

TGF И ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ

Два гамма-спектрометра для детектирования гамма-квантов до 20 МэВ: на кристалле натрий-йод и BC 408.

Источники гамма-квантов: гамма-вспышки (TGF-десятки МэВ-околоземная орбита, самолеты, с Земли) и гамма-излучение(до 120 кэВ-высота 4-14 км.).

Учеными проекта разработаны 3D модели корпусов для сцинтилляционных детекторов с возможностью установки разных кристаллов - что позволит

устанавливать на борт любую конфигурацию гамма-детекторов.

ГЕНЕРАЦИЯ НЕЙТРОНОВ

Достигая по энергии порога фотоядерных реакций на ядрах компонент воздуха, ТГФ должны являться источниками нейтронных всплесков.( 2 км - область - от наковальни).

На борту будут установлены пропорциональные гелиевые(или борные) счетчики для регистрации нейтронной компоненты излучения от гроз.

А также, один из сцинтилляционных детекторов будет производить измерение нейтронов до 10 МэВ.

Для подтверждения его характеристик будут произведены испытания на радиоактивных источниках.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ПОЛЯ

Для определения электростатического поля во время генерации молнии и до, будет установлен электростатический анализатор фирмы Boltek.

ВТОРИЧНЫЕ ЭЛЕКТРОНЫ И ПОЗИТРОНЫ

От ТГФ через фотоэлектрическое поглощение и комптоновское рассеяние рождаются вторичные заряженные частицы.

На борту будут установлены счетчики Гейгера для регистрации заряженной компоненты.
По мере развития проекта будет разработан детектор для регистрации позитронной компоненты.

БЛОК СБОРА ИНФОРМАЦИИ

Для сбора информации со всех детекторов на борт будет размещен блок фирмы CAEN, имеющий 8 раздельных входных каналов(до 8 детекторов), что обеспечит синхронное измерение по всем детекторам.

Электростатический анализатор подключается напрямую к ПК.

Далее информация поступает на ПК (ноутбук Lenovo), где установлено специальное ПО - позволяющее регулировать работу детекторов и обрабатывать с них информацию:

• получить спектр гамма-нейтронной компоненты;
• счетные данные со счетчиков;
• осциллограммы радио-излучения и величины электростатического поля.

ПИТАНИЕ КОМПЛЕКСА

Батарея на 12 В - около 2-3 штук

Высоковольтный преобразователь - примерно 3 шт

Развертка по детекторам.

у ПК свое питание.

ЦЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ

• измерение максимальных величин электромагнитного и электростатических полей;
• регистрация потоков электронов и позитронов (убегающих);
• регистрация гамма-квантов и нейтронов энергией до 20 МэВ, получение их спектра.

Определение размеров и положения областей, где происходит генерация этих явлений.

ЭКСПЕРИМЕНТ

На восходящем потоке летательный аппарат поднимется в облако и по спиральной траектории пройдет его насквозь, достигнув высоты 11 км.

После, планер совершит возврат на Землю по нисходящему потоку.

ПЛАНЕР.

ПРЕИМУЩЕСТВО ПЕРЕД ДРУГИМИ ЛЕТАТЕЛЬНЫМИ АППАРАТАМИ

Пролетные методики измерения с помощью шаров зондов или метеорологических ракет имеют единичный и случайный характер не достаточный для создания моделей и описания явления.

Современные беспилотные радиоуправляемые летательные аппараты в грозовых областях теряют управление из-за сильных электромагнитных полей и экранирующих свойств облака.

Для автономных роботизированного летательных аппаратов нет алгоритмов полета из-за отсутствия необходимых для их создания моделей физических процессов в облаке при грозовых разрядах.

КОМАНДА

Жильченко К.С.

Инженер, руководитель проекта

Оседло В.И.

Главный идеолог эксперимента и организатор

Гарипов Г.К.

Экспериментатор, исследователь

Дроздов А.Ю.

Физик-теоретик, осуществляет научную поддержку проекта

Бусырев Е.

Инжинер-проектировщик, испытатель, летчик-планерист

Григорьев А.В.

Физик-теоретик, осуществляет научную поддержку проекта

Салеев К.Ю.

Испытатель, разработчик аппаратуры и методик обработки данных

Саша К.

медиаконтент, поддержка сайта и соц.сетей

http://www.msu-storm.com/

Размещая проект на BOOMSTARTER, мы надеемся собрать сумму, необходимую для покупки летательного аппарата (планера), кислородного оборудования, а также оплату самолета-буксировщика для планера.

Мы хотим сделать исследование доступным для каждого человека, поэтому камеры GoPro будут установлены на планер, что позволит следить за проведением эксперимента.

Мы очень надеемся на Вашу поддержку!

http://www.msu-storm.com/

ВКонтакте / Facebook / YouTube