Спутник «Ломоносов». Из истории

История исследования ионизирующего излучения внеземного происхождения насчитывает немногим более 100 лет. Сам термин «космические лучи» ввёл в начале 1920-х гг. американский физик Роберт Милликен. Но приоритет ОТКРЫТИЯ ЛИВНЕЙ КОСМИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ принадлежит Д.В. Скобельцыну. Он дал современное определение «космических лучей» как высокоэнергичных частиц космического происхождения. К космическим лучам относятся как заряженные, так и нейтральные частицы: атомы различных элементов всей Периодической системы Менделеева, элементарные частицы, такие как нейтроны, электроны, мезоны и другие. Диапазон их энергий простирается более чем на 14–15 порядков величины.

http://www.nanonewsnet.ru/articles/2012/v-fian-otmetili-den-rozhdeniya-dv-skobeltsyna

 

Д.В. Скобельцын в 1927 г. провёл наблюдения треков релятивистских частиц из атмосферы в газовой камере Вильсона, изучая комптоновский эффект. Он определил, что момент этих заряженных частиц превышает 20 МэВ/с, и они, поэтому, не могут являться продуктами распада радиоактивных элементов. В 1929 г. ему удалось показать, что такие частицы часто появляются группами по несколько частиц. Это явление стало ПЕРВЫМ НАБЛЮДЕНИЕМ ЛИВНЕЙ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ. Одновременно с исследованием космических лучей Д.В. Скобельцын занимался и ядерной физикой.
«Научное и практическое значение проблем, связанных с вопросами изучения атомного ядра и радиоактивности, не только огромно, но и актуально. В МГУ такая кафедра отсутствует по причине невозможности укомплектовать её специалистами. Переезд в Москву Физического института АН позволит МГУ привлечь на факультет крупных специалистов по данному вопросу (чл.-корр. Д.В. Скобельцина, профессоров И.М. Франка и С.Н. Вернова) и включить их в состав кафедры. Деканат физического факультета просит поставить перед ВКВШ вопрос об организации в системе МГУ на физическом факультете новой кафедры атомного ядра и радиоактивности».
(Из докладной записки декана физического факультета А.С. Предводителева
ректору А.С. Бутягину от 31 января 1940 г.)

На следующую ступеньку, в буквальном смысле, поднялся С.Н. Вернов, ученик Д.В. Скобельцина. Идея изучать природу космических лучей в их природной среде – верхней стратосфере – была вполне логична. С.Н. Вернов придумал и способ подняться на высоту более 10 км – «самолёт + радиозонд, регистрирующий космические лучи». Пробный эксперимент состоялся в 1934 г., данные передавались по радио. После этого шары-зонды летали самостоятельно.

 

С.Н. Вернов

Корпус НИИЯФ на Ленинских горах, построенный для изучения космических лучей – широких атмосферных ливней (1955–1957)

По инициативе Д.В. Скобельцина и С.Н. Вернова в 1947 г. была организована сеть наземных станций с ионизационными камерами, непрерывно регистрирующих космические лучи. Сотрудники НИИЯФ Ю.Г. Шафер, Н.Л. Григоров и А.С. Муратов разработали, а завод «Физприбор» изготовил 9 ионизационных камер. За эту работу они были удостоены Государственной премии СССР 1950 г.

15 мая 1958 г. на околоземную орбиту был выведен третий искусственный спутник.

На его борту был установлен малогабаритный прибор, созданный группой учёных НИИЯФ. Детектор позволил установить наличие двух пространственно-разделённых областей в околоземном пространстве — внешнего электронного пояса, заполненного электронами с энергией ~100 кэВ и выше, и внутреннего, протонного. Энергия протонов внутреннего пояса была существенно выше (~100 МэВ), чем электронов во внешнем.

Так были открыты радиационные пояса Земли.

Радиационные пояса представляют собой гигантские магнитные ловушки, заполненные заряженными частицами, и могут угрожать безопасности, как космических аппаратов, так и пилотируемых космических полётов.

С этих пор сотрудники Московского университета добились выдающихся успехов в исследовании экстремальных физических явлений в атмосфере Земли, в ближнем космосе и во Вселенной. Им принадлежат важнейшие открытия фундаментальной космической физики и астрофизики, созданы новые методы исследования галактического и межгалактического пространства.

В первую очередь среди исследователей космического излучения выделяются имена учёных физического факультета, Научно-исследовательского института ядерной физики им. Д.В.Скобельцина: Н.Н. Калмыкова, В.М. Липунова, Ю.И. Логачёва, М.И. Панасюка, Ю.А. Фомина, Б.А. Хренова, Г.Б. Христиансена.

С конца 1950-х гг. учёные МГУ провели более 450 экспериментов на космических аппаратах, и большая их часть касалась изучения космической радиации и космических лучей, часть экспериментов проводилась в области рентгеновской и гамма-астрономии. Приборы МГУ обеспечивают контроль радиационной обстановки на всех пилотируемых космических кораблях от гагаринского «Востока» до Международной космической станции.

С 2005 г. особое место в космических исследованиях Московского университета занимает обширная программа университетских спутников: «Университетский–Татьяна» (2005), «Университетский–Татьяна–2» (2009), «Youthsat» (2011), «Вернов» (2014), «Нуклон» (2014), «Ломоносов» (2016).

 

Программа исследований включала эксперименты по изучению:

  • радиационной обстановки вблизи Земли;
  • космических лучей;
  • ультрафиолетового фонового излучения ночной атмосферы и полярных сияний;
  • вариаций магнитного поля Земли;
  • радиационной стойкости бортовой электроники.

Первый научно-образовательный спутник «Университетский–Татьяна» запущен 20 января 2005 г. в 6 часов 16 сек утра с космодрома Плесецк ракетой «Космос-ЗМ». Масса спутника — около 30 кг. Высота круговой орбиты — 970 км при наклонении 83o. Расчётный срок активного существования — более 1 года.

Комплекс аппаратуры:

  • детектор ультрафиолетового излучения, измеряющий фоновое свечение ночной атмосферы и свечение полярных сияний в авроральной области во время магнитных бурь;
  • магнитометр, измеряющий магнитное поле Земли;
  • датчик цифровых сбоев микросхем для выявления влияния изменений радиационной обстановки в космосе на функционирование современной электроники спутниковой аппаратуры.

Первая научная информация была получена на четвёртом витке.

 

<< Спутник «Ломоносов» — SkyLab Московского университета