В лаборатории геокосмических исследований МИФИ разработали прототип компактного космического устройства для обнаружения гамма-излучения и заряженных частиц. Габариты прибора составляют 10х10х10 сантиметров, что делает его пригодным для установки на спутниках формата кубсат.
Особенность детектора, созданного на основе крупного кристалла йодида цезия, заключается в его компактности. До 2016 года аналогичное оборудование весило 470 килограммов, в то время как новый детектор, получивший название «НАТАЛИЯ», значительно легче. Его конструкция включает модернизированный гамма-спектрометр, предназначенный для регистрации потоков заряженных частиц из космоса.
Цель создания детектора – миниатюризация аппаратуры крупных обсерваторий. Прибор размером не более 1U (10х10х10 см) устанавливается на спутнике CubeSat 3U от «Спутникс» и «Геоскан». Это выгодно, так как размещение за пределами спутника снижает уровень вторичных частиц.
Основной элемент детектора – кристалл йодида цезия (CsI(Tl)) для поглощения космической радиации и частиц в диапазоне 0,15‑15 МэВ. Он различает фотоны и заряженные частицы благодаря системе антисовпадений.
«Заряженная частица оставляет сигнал в системе антисовпадений, а гамма-квант – нет, – пояснил руководитель лаборатории, доцент кафедры № 7 «Экспериментальная ядерная физика и космофизика» НИЯУ МИФИ Андрей Майоров. – Если в антисовпадениях регистрируется сигнал, значит, через детектор прошла заряженная частица. Если же регистрируется электромагнитное излучение, оно отбрасывается как фон. Если нас интересуют заряженные космические лучи, мы сохраняем эти данные».
Устройство функционирует в режиме фиксации отдельных событий, однако в зонах с высокой плотностью активности, таких как внутренний радиационный пояс, оно не может обрабатывать каждое событие индивидуально. Для таких ситуаций предусмотрена специальная система фильтрации: детектор не регистрирует отдельные события, а работает в альтернативных режимах, например, формирует временные ряды в виде гистограмм.
Создание серии приборов осуществлялось при финансовой поддержке Фонда содействия инновациям и в рамках государственной программы «Кадры для космоса». В проекте приняли участие студенты и школьники, что позволило интегрировать их вклад на различных этапах разработки. Детектор будет применяться не только в образовательных целях, но и для решения научных задач, включая наблюдение гамма-излучения от внегалактических объектов, солнечных вспышек, земных гамма-всплесков и отражения солнечного света от поверхности Земли.
Новый компактный детектор, в отличие от PAMELA (470 кг на «Ресурсе‑ДК1», 2006‑2016), работает в диапазоне низких энергий. Андрей Майоров отмечает, что детекторы на кубсатах могут участвовать в астрономических проектах, указывая на интересные астрофизические явления для мощных обсерваторий. Запуск трех детекторов «НАТАЛИЯ» запланирован на 2027 год.
Источник: наука.рф
распечатать статью
