Учёные МГУ: кубические спутники зафиксировали рост солнечной активности

Учёные МГУ и БГУ с помощью 20 компактных спутников — кубсатов — изучили потоки заряженных частиц и гамма-лучей в околоземном пространстве.

В 2023 году они зафиксировали несколько мощных вспышек гамма-излучения, а также увеличение потоков электронов в 2021 и 2022 годах из-за усиления солнечной активности. Кубсаты выводятся на орбиту сотрудниками НИИЯФ МГУ с 2018 года.

Результаты исследования опубликованы в журнале Advances in Space Research.

Гамма-всплески, возникающие при взрыве массивных звёзд в дальнем космосе, и потоки космических заряженных частиц могут нарушить работу электронных устройств на Земле и в космосе. Чтобы предотвратить проблемы, нужно отслеживать такие явления.

Сейчас за гамма-излучением следят несколько обсерваторий на околоземной орбите на расстоянии 400–500 км от Земли. Но они не могут полностью сканировать небо, так как Земля закрывает им обзор примерно на 60%.

Решить эту проблему могут кубсаты — компактные и дешёвые спутники. Их запускают группами, поэтому они могут следить за всем небом.

С 2018 года учёные Московского университета вместе с коллегами из Белорусского государственного университета участвовали в подготовке запусков 20 небольших спутников. Габариты кубсатов — от 1000 до 6000 кубических сантиметров, вес — от 1 до 6 килограмм.

В рамках этого сотрудничества сотрудники Белорусского госуниверситета поделились с коллегами из МГУ своими лучшими наработками в области сцинтиллирующих материалов. Это материалы, которые испускают свечение при воздействии электронов и гамма-излучения.

Кубсаты оснащены детекторами рентгеновского и гамма-излучения, а также детекторами заряженных частиц и спектрометрами для наблюдений в видимом и ультрафиолетовом диапазонах. С помощью этих аппаратов учёные наблюдают за потоками высокоэнергетических частиц в околоземном космическом пространстве.

В 2021 и 2023 годах исследователи заметили увеличение потока высокоэнергетических электронов в радиационном поясе Земли — зоне, которая простирается до высоты около 24 000 км и накапливает заряженные частицы. Потоки частиц усиливались около полюсов планеты в октябре-ноябре 2021 года и в июле 2023 года. Это связано с повышением активности Солнца и проникновением солнечных космических лучей в полярную шапку магнитосферы Земли.

Кубсаты, запущенные МГУ, трижды (8 августа, 12 августа и 17 сентября 2023 года) зафиксировали сильные всплески гамма-излучения, которые длились от 20 до 140 секунд. Эти всплески возникают при взрывах массивных звёзд в далёком космосе на огромных расстояниях — порядка десятков секстиллионов километров от Земли.

Достоверность наблюдений подтверждается тем, что такие же всплески были зафиксированы космическим гамма-телескопом Ферми, работающим на орбите с 2008 года. Кроме того, кубсаты обнаружили гамма-всплески, которые пропустили другие телескопы из-за ограниченности своего обзора. Это подчёркивает ценность использования кубсатов для наблюдения за всем звёздным небом.

С помощью кубсатов учёные могут отслеживать взрывы звёзд, как в нашей галактике, так и в далёких. Они также отслеживают изменение солнечной активности.

Авторы отмечают, что изготовление и запуск кубсата стоит значительно дешевле, чем разработка, изготовление и запуск большого спутника. Поэтому обычно их запускают группами. Кроме того, кубсаты позволяют одновременно «обозревать» всё небо, поскольку у каждого из них своя траектория движения и координаты.

В будущем в рамках космической программы МГУ «Созвездие-270» мы планируем запустить ещё не менее 20 кубсатов. Также будет развиваться сеть наземных приёмных станций, что позволит увеличить объём передаваемой информации и синхронизировать орбитальные и наземные наблюдения. Это поможет отслеживать гамма-всплески практически в любой точке небесной сферы, — рассказывает Анатолий Июдин, заведующий лабораторией космической рентгеновской и гамма-астрономии МГУ.

19.09.2024