ARINA es un complejo ruso de equipos científicos instalados en una nave espacial para la detección remota de la Tierra ( ERS ) - " Resurs-DK1 " [1] .
El objetivo principal de este experimento es desarrollar nuevos métodos para predecir terremotos por medios espaciales. El método se basa en el registro de ráfagas de partículas cargadas de alta energía en el espacio cercano a la Tierra, que aparecen unas horas antes del próximo terremoto [2] [3] .
El experimento fue preparado en el Instituto de Cosmofísica (INCOS) del Instituto de Ingeniería Física de Moscú ( NRNU MEPhI ) [1] .
La nave espacial Resurs-DK1 con equipo científico a bordo fue puesta en órbita el 15 de junio de 2006 por un vehículo de lanzamiento Soyuz-U desde el cosmódromo de Baikonur .
El experimento ARINA se lleva a cabo en la nave espacial de órbita baja Resurs-DK1 con los siguientes parámetros orbitales: altitud entre 350 y 600 km con una inclinación de 70° [4] .
El equipo científico para llevar a cabo el experimento espacial ARINA, desarrollado en INCOS, es un espectrómetro de centelleo automático multicapa (10 capas) de pequeño tamaño para detectar estallidos de partículas cargadas, [5] instalado en un contenedor sellado de la nave espacial [4] .
El espectrómetro permite registrar e identificar electrones (3-30 MeV) y protones (30-100 MeV), así como medir la energía de las partículas con un error del 10-15% [6] . La luminosidad del instrumento, determinada por el tamaño y configuración de sus detectores, es del orden de 10 cm 2 sr. El grosor de la capa de sustancia en el campo de visión del espectrómetro es de aproximadamente 0,5 g/cm 2 [4] .
La masa de todo el equipo del experimento ARINA no supera los 8 kilogramos [2] .
El método se basa en la detección de ráfagas de partículas cargadas de alta energía: protones con energías de 30 a 100 MeV y electrones con energías de 3 a 30 MeV, y la medición de su energía, lo que permite estudiar los espectros de energía y los perfiles temporales de flujos de partículas en el espacio exterior cercano a la Tierra que aparecen varias horas antes del próximo terremoto y, por lo tanto, actúan como precursores a corto plazo [2] [3] .
Gracias a la orientación principal del satélite Resurs-DK1, en la que el eje del espectrómetro es perpendicular al plano de la órbita de la nave espacial, se obtienen condiciones óptimas para el registro de partículas precipitantes bajo el cinturón de radiación terrestre, ambas de origen secundario - albedo atmosférico, es decir, partículas captadas por el campo geomagnético, y partículas provenientes del espacio interplanetario [7] .
La duración estimada del experimento, así como el período de operación de la nave espacial Resurs-DK1, debería ser de al menos tres años [6] . Durante tres años de mediciones continuas, se espera registrar unas 100 ráfagas sísmicas. Se supone que cada uno de ellos mide la evolución de los espectros de energía y sus perfiles de tiempo, lo cual es necesario para determinar la ubicación del epicentro del próximo terremoto [2]
Se supone que la latitud y la longitud del epicentro del terremoto en el experimento pueden determinarse con un error del orden de 1-2° o 100-200 km [2] .
Para organizar mediciones continuas, teniendo en cuenta la falta de homogeneidad de los flujos de partículas cargadas a lo largo de la órbita del satélite, se proporcionan varios modos de funcionamiento del equipo y condiciones de acumulación de información. Durante el experimento, la transferencia de información desde el "Arina" al complejo terrestre "Pamela" (experimento PAMELA ) ocurrirá varias veces al día [2] .
Científicos italianos del Instituto de Física Nuclear de la Universidad Tor Vergata [2] participarán en el procesamiento y análisis de la información científica de este experimento .
Durante el experimento, se planea resolver los siguientes problemas científicos:
El 15 de junio de 2006, a las 8:00:00 UTC , desde el lanzador No. 5 del sitio No. 1 del Cosmódromo de Baikonur , Roscosmos lanzó el vehículo de lanzamiento Soyuz-U (índice - 11A511U No. 096) con el ruso Nave espacial de teledetección de la Tierra Resurs- DK1". El lanzamiento tuvo lugar a la hora estimada [9] .
Además de la carga útil optoelectrónica del objetivo principal, se instaló el equipo científico Pamela y Arina en la nave espacial Resurs-DK1 [10] .
Nueve minutos después del lanzamiento, el satélite Resurs-DK1 se separó con éxito de la última etapa de la portadora y entró en la órbita de referencia con los siguientes parámetros:
La verificación del equipamiento científico del espectrómetro Arina continuó hasta julio de 2006. Durante las verificaciones del sistema, se evaluó el desempeño del instrumento, se realizaron mediciones de control para evaluar las condiciones de fondo y seleccionar los modos de las próximas mediciones, así como la recepción y procesamiento de información científica en el complejo terrestre [11] .
Durante 2006-2007, en el curso de mediciones continuas de flujos de partículas, se detectaron varias docenas de estallidos de partículas de varios tipos y orígenes. Análisis conjunto de distribuciones espaciales y temporales de estallidos de partículas registrados y datos sobre eventos solares, índices de actividad geomagnética global, pulsaciones geomagnéticas, fenómenos geofísicos. mostró que los estallidos de partículas tenían diferente naturaleza: solar-magnetosférica, sísmica, tormentosa [6] .
Con base en los resultados de los datos obtenidos, se estimó la proporción de estallidos de partículas de naturaleza sísmica (precursores de terremotos) y ascendió a 15-20% de todos los estallidos registrados [6] .
También durante el período especificado de mediciones en el experimento ARINA, se detectaron variaciones en los flujos de protones y electrones asociados con el desarrollo de eventos solares, incluidos eventos solares poderosos en diciembre de 2006. Se estudió la dinámica de flujos y espectros de energía de partículas de llamaradas solares y partículas secundarias en las zonas internas de la magnetosfera [6] .
En general, los experimentadores notaron una imagen consistente en los datos de observación, mientras que el experimento ARINA también reveló características adicionales, aparentemente asociadas con diferencias en las órbitas de las naves espaciales y en los rangos de energía de las partículas detectadas [6] .
También en el experimento se determinó la distribución geográfica de la ubicación de los estallidos de partículas de alta energía registrados en el experimento de Arina. La estructura de esta distribución coincide casi por completo con resultados similares obtenidos en el transcurso de experimentos anteriores, como MARIA-2 , GAMMA-1 y SAMPEX/PET [6] .
Además de la tarea principal en el experimento "Arina", se llevaron a cabo estudios sobre las variaciones en los flujos de electrones y protones provenientes del espacio interplanetario [12] .
Durante el experimento, se detectaron varios aumentos en los flujos de partículas asociados con el desarrollo de eventos solares. Las variaciones de intensidad más brillantes se midieron en diciembre de 2006, después de una serie de poderosas erupciones solares [12] .
Como parte del experimento, los datos obtenidos se compararon con los resultados de mediciones de las características temporales y energéticas de los flujos de protones y electrones en otros experimentos espaciales: GOES , POES , PAMELA , VSPLESK [6] .
Según los resultados del experimento, los datos obtenidos permiten utilizar espectrómetros de explosión de partículas para el diagnóstico remoto de perturbaciones magnetosféricas y geofísicas locales, incluidas las oscilaciones sísmicas de la corteza terrestre [6] .
El experimento muestra que si un espectrómetro en una nave espacial detecta un estallido de partículas de alta energía, entonces es posible determinar la ubicación geográfica de una perturbación local del cinturón de radiación. [6] En el caso de una perturbación sísmica que ocurrió durante la preparación de un terremoto, es posible determinar la ubicación de la fuente del próximo terremoto.
A principios de 2013, el satélite Resurs-DK1 continúa su trabajo. Todos los sistemas están funcionando normalmente.
Durante el experimento, se registraron alrededor de 200 ráfagas de electrones con energías en el rango de 3 a 20 MeV. Las estadísticas recopiladas permitieron por primera vez estudiar en detalle las características espaciales y temporales de los estallidos de partículas y realizar un análisis de correlación entre los estallidos de partículas y los fenómenos geofísicos y magnetosféricos solares. Como resultado, se obtuvieron los siguientes resultados [13] :
Un equipo científico similar (experimento " VSPLESK ") está instalado en la Estación Espacial Internacional . La realización de mediciones correlacionadas de los flujos de partículas en dos naves espaciales ofrecerá nuevas oportunidades para estudiar la naturaleza de los estallidos de partículas de alta energía y aumentará la fiabilidad de los resultados obtenidos en el futuro [13] .