ARINA är ett ryskt komplex av vetenskaplig utrustning installerad på en rymdfarkost för fjärranalys av jorden ( ERS ) - " Resurs-DK1 " [1] .
Huvudsyftet med detta experiment är att utveckla nya metoder för att förutsäga jordbävningar med hjälp av rymden. Metoden är baserad på registrering av skurar av högenergiladdade partiklar i rymden nära jorden, som dyker upp några timmar före den kommande jordbävningen [2] [3] .
Experimentet förbereddes vid Institutet för kosmofysik (INCOS) vid Moscow Engineering Physics Institute ( NRNU MEPhI ) [1] .
Rymdfarkosten Resurs-DK1 med vetenskaplig utrustning ombord sköts upp i omloppsbana den 15 juni 2006 av en Soyuz-U- uppskjutningsfarkost från Baikonur - kosmodromen .
ARINA-experimentet utförs på lågomloppsfarkosten Resurs-DK1 med följande orbitala parametrar: höjd inom 350–600 km med en lutning på 70° [4] .
Den vetenskapliga utrustningen för att genomföra rymdexperimentet ARINA, utvecklat vid INCOS, är en automatisk scintillationsspektrometer i liten storlek (10 lager) för att detektera laddade partikelskurar, [5] installerad i en förseglad behållare i rymdfarkosten [4] .
Spektrometern gör det möjligt att registrera och identifiera elektroner (3-30 MeV) och protoner (30-100 MeV), samt mäta partiklars energi med ett fel på 10-15 % [6] . Instrumentets ljusstyrka , bestämd av storleken och konfigurationen av dess detektorer, är i storleksordningen 10 cm 2 sr. Tjockleken på ämneslagret i spektrometerns synfält är cirka 0,5 g/cm 2 [4] .
Massan av hela utrustningen för ARINA-experimentet överstiger inte 8 kilogram [2] .
Metoden bygger på att detektera skurar av högenergiladdade partiklar — protoner med energier på 30–100 MeV och elektroner med energier på 3–30 MeV, och mäta deras energi, vilket gör det möjligt att studera energispektra och tidsprofiler för partikelflöden i nära jordens yttre rymden som uppträder flera timmar före den kommande jordbävningen och därmed fungerar som dess kortsiktiga förebud [2] [3] .
Tack vare huvudorienteringen av Resurs-DK1-satelliten, där spektrometerns axel är vinkelrät mot planet för rymdfarkostens omloppsbana, uppnås optimala förhållanden för att registrera utfällande partiklar under jordens strålningsbälte, båda av sekundärt ursprung - atmosfärisk albedo, det vill säga partiklar som fångas av det geomagnetiska fältet, och partiklar som kommer från det interplanetära rymden [7] .
Den beräknade varaktigheten av experimentet, såväl som driftstiden för rymdfarkosten Resurs-DK1, bör vara minst tre år [6] . För tre års kontinuerliga mätningar förväntas det registrera cirka 100 seismiska skurar. Var och en av dem är tänkt att mäta utvecklingen av energispektra och deras tidsprofiler, vilket är nödvändigt för att bestämma platsen för epicentret för den kommande jordbävningen [2]
Det antas att latitud och longitud för jordbävningens epicentrum i experimentet kan bestämmas med ett fel i storleksordningen 1-2° eller 100-200 km [2] .
För att organisera kontinuerliga mätningar, med hänsyn till inhomogeniteten hos laddade partikelflöden längs satellitens omloppsbana, tillhandahålls olika driftssätt för utrustning och informationsackumulering. Under experimentet kommer överföringen av information från "Arina" till markkomplexet "Pamela" (experiment PAMELA ) att ske flera gånger om dagen [2] .
Italienska forskare från Institutet för kärnfysik vid Tor Vergata University [2] kommer att delta i bearbetningen och analysen av vetenskaplig information om detta experiment .
Under experimentet är det planerat att lösa följande vetenskapliga problem:
Den 15 juni 2006, klockan 8:00:00 UTC , från bärraket nr 5 på plats nr 1 på Baikonur Cosmodrome , lanserade Roscosmos bärraketen Soyuz-U (index - 11A511U nr 096) med den ryska Jordens fjärranalysfarkost Resurs- DK1". Lanseringen skedde vid den beräknade tiden [9] .
Förutom den huvudsakliga optoelektroniska nyttolasten, installerades Pamela och Arinas vetenskapliga utrustning på rymdfarkosten Resurs-DK1 [10] .
Nio minuter efter uppskjutningen separerade Resurs-DK1-satelliten framgångsrikt från det sista steget av bäraren och gick in i referensbanan med följande parametrar:
Verifieringen av den vetenskapliga utrustningen för Arina-spektrometern fortsatte till juli 2006. Under systemkontrollerna utvärderades instrumentets prestanda, kontrollmätningar utfördes för att bedöma bakgrundsförhållandena och välja lägen för de kommande mätningarna, samt mottagning och bearbetning av vetenskaplig information vid markkomplexet [11] .
Under 2006-2007, i samband med kontinuerliga mätningar av partikelflöden, upptäcktes flera dussin skurar av partiklar av olika slag och ursprung. Gemensam analys av rumsliga och tidsmässiga fördelningar av registrerade skurar av partiklar och data om solhändelser, globala geomagnetiska aktivitetsindex, geomagnetiska pulseringar, geofysiska fenomen. visade att skurar av partiklar hade olika karaktär: sol-magnetosfärisk, seismisk, åskväder [6] .
Baserat på resultaten av de erhållna uppgifterna uppskattades andelen skurar av partiklar av seismisk natur (prekursorer till jordbävningar) och den uppgick till 15–20 % av alla registrerade skurar [6] .
Även under den angivna mätperioden i ARINA-experimentet upptäcktes variationer i flödet av protoner och elektroner associerade med utvecklingen av solhändelser, inklusive kraftfulla solhändelser i december 2006. Dynamiken hos flöden och energispektra för solflammapartiklar och sekundära partiklar i magnetosfärens inre zoner [6] studerades .
I allmänhet noterade experimentörerna en konsekvent bild i observationsdata, medan ARINA-experimentet också avslöjade ytterligare egenskaper, uppenbarligen förknippade med skillnader i rymdskepps banor och i energiområdena för detekterade partiklar [6] .
Även i experimentet bestämdes den geografiska fördelningen av platsen för skurar av högenergipartiklar som registrerats i Arina-experimentet. Strukturen för denna fördelning sammanfaller nästan helt med liknande resultat som erhållits under tidigare experiment, såsom MARIA-2 , GAMMA-1 och SAMPEX/PET [6] .
Utöver huvuduppgiften i "Arina"-experimentet genomfördes studier på variationer i flödet av elektroner och protoner som kommer från interplanetärt rymden [12] .
Under experimentet upptäcktes flera ökningar av partikelflöden i samband med utvecklingen av solhändelser. De ljusaste intensitetsvariationerna uppmättes i december 2006, efter en serie kraftiga solutbrott [12] .
Som en del av experimentet jämfördes de erhållna data med resultaten av mätningar av de temporala och energimässiga egenskaperna hos proton- och elektronflöden i andra rymdexperiment: GOES , POES , PAMELA , VSPLESK [6] .
Enligt resultaten av experimentet gör de erhållna data det möjligt att använda partikelsprängspektrometrar för fjärrdiagnostik av lokala magnetosfäriska och geofysiska störningar, inklusive seismiska svängningar av jordskorpan [6] .
Experimentet visar att om en explosion av högenergipartiklar detekterades av en spektrometer på en rymdfarkost, så är det möjligt att bestämma den geografiska platsen för en lokal störning av strålningsbältet. [6] I fallet med en seismisk störning som inträffade under förberedelserna av en jordbävning är det alltså möjligt att fastställa platsen för källan till den kommande jordbävningen.
Från och med början av 2013 fortsätter satelliten Resurs-DK1 sitt arbete. Alla system fungerar normalt.
Under experimentet registrerades cirka 200 skurar av elektroner med energier i intervallet 3–20 MeV. Den insamlade statistiken gjorde det möjligt för första gången att i detalj studera de rumsliga och tidsmässiga egenskaperna hos partikelskurar och att genomföra en korrelationsanalys mellan partikelskurar och sol-magnetosfäriska och geofysiska fenomen. Som ett resultat erhölls följande resultat [13] :
Liknande vetenskaplig utrustning (experiment " VSPLESK ") är installerad på den internationella rymdstationen . Att utföra korrelerade mätningar av partikelflöden på två rymdfarkoster kommer att ge nya möjligheter att studera karaktären av skurar av högenergipartiklar och kommer att öka tillförlitligheten för resultaten som erhålls i framtiden [13] .