ARINA este un complex rusesc de echipamente științifice instalate pe o navă spațială pentru teledetecția Pământului ( ERS ) - " Resurs-DK1 " [1] .
Scopul principal al acestui experiment este de a dezvolta noi metode de predicție a cutremurelor prin mijloace spațiale. Metoda se bazează pe înregistrarea exploziilor de particule încărcate cu energie înaltă în spațiul apropiat Pământului, care apar cu câteva ore înainte de viitorul cutremur [2] [3] .
Experimentul a fost pregătit la Institutul de Cosmofizică (INCOS) al Institutului de Fizică Ingineriei din Moscova ( NRNU MEPhI ) [1] .
Nava spațială Resurs-DK1 cu echipament științific la bord a fost lansată pe orbită pe 15 iunie 2006 de un vehicul de lansare Soyuz-U din cosmodromul Baikonur .
Experimentul ARINA se desfășoară pe nava spațială cu orbită joasă Resurs-DK1 cu următorii parametri orbitali: altitudine între 350–600 km cu o înclinare de 70° [4] .
Echipamentul științific pentru desfășurarea experimentului spațial ARINA, dezvoltat la INCOS, este un spectrometru cu scintilație automată multistrat de dimensiuni mici (10 straturi) pentru detectarea exploziilor de particule încărcate, [5] instalat într-un container etanș al navei spațiale [4] .
Spectrometrul face posibilă înregistrarea și identificarea electronilor (3-30 MeV) și protonilor (30-100 MeV), precum și măsurarea energiei particulelor cu o eroare de 10-15% [6] . Luminozitatea instrumentului, determinată de mărimea și configurația detectorilor acestuia, este de ordinul a 10 cm 2 sr. Grosimea stratului de substanță în câmpul vizual al spectrometrului este de aproximativ 0,5 g/cm 2 [4] .
Masa întregului echipament al experimentului ARINA nu depășește 8 kilograme [2] .
Metoda se bazează pe detectarea exploziilor de particule încărcate cu energie înaltă - protoni cu energii de 30–100 MeV și electroni cu energii de 3–30 MeV și măsurarea energiei acestora, ceea ce face posibilă studierea spectrelor energetice și a profilurilor de timp ale fluxuri de particule în spațiul cosmic apropiat de Pământ care apar cu câteva ore înainte de viitorul cutremur și acționând astfel ca vestigii pe termen scurt [2] [3] .
Datorită orientării principale a satelitului Resurs-DK1, în care axa spectrometrului este perpendiculară pe planul orbitei navei spațiale, se realizează condiții optime pentru înregistrarea particulelor care precipita sub centura de radiații a Pământului, ambele de origine secundară - albedo atmosferic, adică particule captate de câmpul geomagnetic, și particule care provin din spațiul interplanetar [7] .
Durata estimată a experimentului, precum și perioada de funcționare a navei spațiale Resurs-DK1, ar trebui să fie de cel puțin trei ani [6] . Pentru trei ani de măsurători continue, se așteaptă să înregistreze aproximativ 100 de explozii seismice. Fiecare dintre ele ar trebui să măsoare evoluția spectrelor de energie și a profilurilor lor de timp, ceea ce este necesar pentru a determina locația epicentrului viitorului cutremur [2]
Se presupune că latitudinea și longitudinea epicentrului cutremurului în experiment pot fi determinate cu o eroare de ordinul 1-2° sau 100-200 km [2] .
Pentru a organiza măsurători continue, ținând cont de neomogenitatea fluxurilor de particule încărcate de-a lungul orbitei satelitului, sunt furnizate diferite moduri de funcționare a echipamentelor și condiții de acumulare a informațiilor. În timpul experimentului, transferul de informații de la „Arina” la complexul terestre „Pamela” (experimentul PAMELA ) va avea loc de mai multe ori pe zi [2] .
Oamenii de știință italieni de la Institutul de Fizică Nucleară al Universității Tor Vergata [2] vor lua parte la prelucrarea și analiza informațiilor științifice despre acest experiment .
În timpul experimentului, se planifică rezolvarea următoarelor probleme științifice:
Pe 15 iunie 2006, la ora 8:00:00 UTC , de la lansatorul nr. 5 al site-ului nr. 1 al Cosmodromului Baikonur , Roscosmos a lansat vehiculul de lansare Soyuz-U (index - 11A511U nr. 096) cu rusul Nava spațială cu teledetecție a Pământului Resurs- DK1". Lansarea a avut loc la ora estimată [9] .
Pe lângă sarcina utilă optoelectronică țintă principală, echipamentul științific Pamela și Arina a fost instalat pe nava spațială Resurs-DK1 [10] .
La nouă minute după lansare, satelitul Resurs-DK1 s-a separat cu succes de ultima etapă a transportatorului și a intrat pe orbita de referință cu următorii parametri:
Verificarea echipamentului științific al spectrometrului Arina a continuat până în iulie 2006. În timpul verificărilor sistemului, a fost evaluată performanța instrumentului, au fost efectuate măsurători de control pentru a evalua condițiile de fond și selectarea modurilor de măsurători viitoare, precum și a recepționării și procesării informațiilor științifice la complexul terestre [11] .
În perioada 2006-2007, în cursul măsurătorilor continue ale fluxurilor de particule, au fost detectate câteva zeci de explozii de particule de diferite tipuri și origini. Analiza comună a distribuțiilor spațiale și temporale ale exploziilor înregistrate de particule și date despre evenimente solare, indici globali de activitate geomagnetică, pulsații geomagnetice, fenomene geofizice. a arătat că exploziile de particule aveau natură diferită: solar-magnetosferică, seismică, furtună [6] .
Pe baza rezultatelor datelor obținute s-a estimat proporția exploziilor de particule de natură seismică (precursori ai cutremurelor) și a constituit 15–20% din toate exploziile înregistrate [6] .
De asemenea, în perioada specificată de măsurători în experimentul ARINA, au fost detectate variații ale fluxurilor de protoni și electroni asociate cu dezvoltarea evenimentelor solare, inclusiv evenimente solare puternice din decembrie 2006. A fost studiată dinamica fluxurilor și spectrelor energetice ale particulelor de erupție solară și ale particulelor secundare din zonele interioare ale magnetosferei [6] .
În general, experimentatorii au remarcat o imagine consistentă în datele observaționale, în timp ce experimentul ARINA a dezvăluit și caracteristici suplimentare, aparent asociate cu diferențe în orbitele navelor spațiale și în intervalele de energie ale particulelor detectate [6] .
Tot în experiment a fost determinată distribuția geografică a locației exploziilor de particule de înaltă energie înregistrate în experimentul Arina. Structura acestei distribuții coincide aproape complet cu rezultate similare obținute în cursul experimentelor anterioare, precum MARIA-2 , GAMMA-1 și SAMPEX/PET [6] .
Pe lângă sarcina principală din experimentul „Arina”, au fost efectuate studii asupra variațiilor fluxurilor de electroni și protoni care provin din spațiul interplanetar [12] .
În timpul experimentului, au fost detectate câteva creșteri ale fluxurilor de particule asociate cu dezvoltarea evenimentelor solare. Cele mai strălucitoare variații de intensitate au fost măsurate în decembrie 2006, după o serie de puternice erupții solare [12] .
În cadrul experimentului, datele obținute au fost comparate cu rezultatele măsurătorilor caracteristicilor temporale și energetice ale fluxurilor de protoni și electroni în alte experimente spațiale: GOES , POES , PAMELA , VSPLESK [6] .
Conform rezultatelor experimentului, datele obținute fac posibilă utilizarea spectrometrelor cu explozie de particule pentru diagnosticarea de la distanță a perturbațiilor magnetosferice și geofizice locale, inclusiv oscilațiile seismice ale scoarței terestre [6] .
Experimentul arată că, dacă o explozie de particule de înaltă energie a fost detectată de un spectrometru pe o navă spațială, atunci este posibil să se determine locația geografică a unei perturbări locale a centurii de radiații. [6] În cazul unei perturbări seismice care a avut loc în timpul pregătirii unui cutremur, este astfel posibil să se determine locația sursei cutremurului viitor.
De la începutul anului 2013, satelitul Resurs-DK1 își continuă activitatea. Toate sistemele funcționează normal.
În timpul experimentului, au fost înregistrate aproximativ 200 de explozii de electroni cu energii în intervalul 3-20 MeV. Statisticile colectate au permis pentru prima dată să se studieze în detaliu caracteristicile spațiale și temporale ale exploziilor de particule și să efectueze o analiză a corelației dintre exploziile de particule și fenomenele solar-magnetosferice și geofizice. Ca urmare, s-au obținut următoarele rezultate [13] :
Echipamente științifice similare (experimentul „ VSPLSK ”) sunt instalate pe Stația Spațială Internațională . Efectuarea măsurătorilor corelate ale fluxurilor de particule pe două nave spațiale va oferi noi oportunități în studierea naturii exploziilor de particule de înaltă energie și va crește fiabilitatea rezultatelor obținute în viitor [13] .