МОДЕЛИРОВАНИЕ ВИЗУАЛИЗАЦИИ МОНИТОРИНГА ЭНЕРГИЧНЫХ НЕЙТРАЛЬНЫХ АТОМОВ ГЕОМАГНИТОСФЕРЫ НА ЛУННОЙ БАЗЕ
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Поскольку время полного оборота Луны вокруг Земли в точности совпадает с периодом ее вращения вокруг своей оси, мы можем видеть только одну сторону Луны, обращенную к Земле. Благодаря отсутствию на Луне собственного корпускулярного излучения, на ее поверхности, обращенной к Земле, может быть установлена базовая станция телеметрии нейтральных атомов для осуществления долгосрочного непрерывного мониторинга геомагнитной активности. Разрабатывается двумерная система получения изображения энергичных нейтральных атомов (ЭНА) с полем зрения 20°×20°, угловым разрешением 0.5°×0.5° и геометрическим фактором ~0.17 см²ср. Моделирование магнитосферного кольцевого тока в энергетическом канале 4–20 кэВ для средней геомагнитной бури (Kp=5) показывает следующее: 1) примерно на 60 Rᴇ (Rᴇ— радиус Земли) система получения изображения может получить 10⁴ событий ЭНА за 3 мин, что соответствует статистическим требованиям к инверсии 2D кодированных данных изображений и удовлетворяет требованиям анализа эволюции кольцевого тока суббури во время магнитных бурь над средой; 2) загадки радиационных потерь ЭНА в областях магнитопаузы и плазменного слоя хвоста магнитосферы были выявлены с помощью двумерной модели излучения ЭНА. Мониторинг с высоким пространственно-временным разрешением изображений ЭНА этих двух важных областей обеспечит основу измерений поступления и механизма генерации энергии солнечного ветра; 3) средний интервал между регистрациями событий ЭНА составляет около 16 мс на орбите Луны; спектральная разница во времени для установленного диапазона энергий составляет минуты, что позволит получить информацию о местоположении для отслеживания триггера вспышек частиц во время геомагнитных бурь.

Ключевые слова:
энергичный нейтральный атом (ЭНА), телеметрическое изображение, вспышка частиц, магнитосфера, кольцевой ток, магнитопауза, плазменный слой
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать
Список литературы

1. Bassani L., Rosa A.D., Bazzano A., Bird A.J., Dean A.J., Gehrels J.B., et al. Is the integral/ibis source IGR J17204-3554 a gamma-ray-emitting galaxy hidden behind the molecular cloud NGC 6334. Astrophys. J. 2005, vol. 634, L21. DOI: 10.1086/ 498718.

2. Barabash S., C:son Brandt P., Norberg O., Lundin R., Roelof E.C., Chase C.J., et al. Energetic neutral atom imaging by the ASTRID microsatellite. Adv. Space Res. 1997, vol. 20, no. 4-5, pp. 1055–1060.

3. Burch J.L. IMAGE mission overview. Space Sci. Rev. 2000, vol. 91, pp. 1–14. DOI: 10.1023/A:1005245323115.

4. Goldstein J., McComas D.J. The Big Picture: Imaging of the Global Geospace Environment by the TWINS Mission. Rev. Geophys. 2018, vol. 56, iss. 1, pp. 251–277. DOI: 10.1002/2017 RG000583.

5. Goldwurm A., Goldoni P., Laurent P., Lebrun F. Imaging simulations of the galactic nucleus with the ibis gamma-ray telescope on board integral. Astro-phys. Lett. Communications. 1999, vol. 38, pp. 333–336.

6. IBEX Data Release 12. Remote measurements of magnetospheric Energetic Neutral Emissions by the Interstellar Boundary Explorer, 2019. http://ibex.swri.edu/ibexpublicdata Data_Release_12.

7. Lu L., McKenna-Lawlor S, Balaz J., Shi Jiankui, Yang Chuibai, Luo Jing. Technical configuration and simulation of the NAIS-H for the MIT mission. Chin. J. Space Sci. 2014, vol. 34, iss. 3, pp. 341–351. DOI: 10.11728/cjss2014.03.341.

8. Lu L., McKenna-Lawlor S, Cao J B, Kudela K, Balaz J. The causal sequence investigation of the ring current ion-flux increasing and the magnetotail ion injection during a major storm. Science China Earth Sciences. 2016, vol. 59, pp. 129–144. DOI: 10.1007/s11430-015-5121-7.

9. Lu L., McKenna-Lawlor S., Balaz J. Close up ob-servation and inversion of low-altitude ENA emis-sions during a substorm event. Science China Earth Sciences. 2019, vol. 62, pp. 1024–1032. DOI: 10.1007/s11430-018-9307-x.

10. Lu L., Yu Q.-L., Lu Q. Near-approach imaging sim-ulation of low-altitude ENA emissions by a LEO satellite. Front. Astron. Space Sci. 2020, vol. 7, id. 35. DOI: 10.3389/fspas.2020.00035.

11. McComas D.J., Allegrini F., Baldonado J., Blake B., Brandt P.C., Burch J., et al. The two wide-angle im-aging neutral-atom spectrometers (TWINS) NASA mission-of-opportunity. Space Sci. Rev. 2009, vol. 142, pp. 157–231). DOI: 10.1007/s11214-008-9467-4.

12. McComas D.J., Carrico J.P., Hautamaki B., Intelisano M., Lebois R., Loucks M., et al. A new class of long-term stable lunar resonance orbits:Space weather applications and the Interstellar Boundary Explorer. Space Weather. 2011, vol. 9, iss. 11, S11002. DOI: 10.1029/2011SW000704.

13. McComas D.J., Dayeh M.A., Allegrini F., Bzowski M., de Majistre R., Fujiki K., et al. The frist three years of IBEX observations and our evolving helio-sphere. Astrophys. J. Supplement Series. 2012, vol. 203, no. 1.

14. McKenna Lawlor S., Balaz J., Barabash S., Johnsson K., Lu L., Shen C., et al. The energetic NeUtral Atom Detector Unit (NUADU) for China’s Double Star Mission and its Calibration. Nuclear Inst. & Methods. 2004, vol. 503, iss. 3, pp. 311–322. DOI: 10.1016/j.nima.2004.04.244.

15. Rairden R L, Frank L.A., Craven J.D. Geocoronal imaging with dynamics explorer. Geophys. Res. Lett. 1983, vol. 91, no. A12, pp. 13613–13630. DOI: 10.1029/GL010i007p00533.

16. Roelof E.C. Energetic neutral atom image of a storm-time ring current. Geophys. Res. Lett. 1987, vol. 14, iss. 6, pp. 652–655. DOI: 10.1029/GL014i006p00652.