Тема нестационарные гамма – источники Исследование источников космических гамма-всплесков.

Гос. регистрация № 01.20.03 03439

Руководитель: д.ф.м.н. Митрофанов И.Г., тел.: 333-3489, E-mail: imitrofa@space.ru

Разработка статистических методов исследования гамма-всплесков для установления общих закономерностей спектрально-временной переменности их излучения. (отв. исполнитель И.Г.Митрофанов)

Разработана База данных гамма-всплесков, зарегистрированных прибором ХЕНД на борту космического аппарата «Марс Одиссей» в период с 2001 по 2007 год. На основе обработки событий, включенных в Базу данных, выполнено статистическое исследование профилей гамма-всплесков.

Изучение статистических свойств слабых гамма-всплесков по данным прибора БАТСЕ обсерватории НАСА «Комптон» (отв. Исполнитель д.ф.м.н. М.Л.Литвак)

Построены статистические распределения параметров предельно слабых космических гамма-всплесков по данным эксперимента БАТСЕ, выполнена оценка темпа генерации слабых гамма-всплесков вблизи физического порога чувствительности прибора БАТСЕ на уровне 0.15 фот/см²сек. Результаты исследований представлены в разделе статьи [1] «Поиск и вероятностная классификация космических гамма-всплесков БАТСЕ и других транзиетных событий с продолжительностью более 2 сек и потоком излучения более 0.15 фот/см²сек».

Изучение транзиентных источников мягкого гамма-излучения вблизи физического порога регистрации прибора БАТСЕ обсерватории НАСА «Комптон» (отв. Исполнитель к.ф.м.н. А.С.Козырев).

Построены статистические распределения параметров слабых событий от транзиентных источников Лебедь Х-1 и др. и от источников класса SGR. Обнаружено большое число новых ранее неизвестных вспышек от этих источников. Результаты исследований представлены в разделе статьи [1] «Поиск и вероятностная классификация космических гамма-всплесков БАТСЕ и других транзиетных событий с продолжительностью более 2 сек и потоком излучения более 0.15 фот/см²сек».

Поиск синхронного оптического излучения источников гамма-всплесков: проведение наблюдений поля зрения космических гамма- и рентгеновских телескопов с помощью специализированного приборного комплекса WFOC/Favor; проведение обзоров неба для обнаружения коротких не отождествленных оптических транзиентов; поведение наблюдений послесвечения гамма-всплесков, поиск оптических отождествлений с помощью сети оптических телескопов российских и зарубежных  обсерваторий. (отв. исполнитель к.ф.м.н. А.С.Позаненко).

В связи с переводом А.С. Позаненко в отдел 54 исследования по указанному разделу исключены с плана работ лаборатории №503.

Обработка гамма-всплесков зарегистрированных в эксперименте ХЕНД на борту космического аппарата «Марс Одиссей», передача данных об обнаруженных событиях в международные центры для совместной обработки с данными других космических аппаратов для оперативного определения небесных координат источников космических гамма-всплесков. (отв. исполнитель к.ф.м.н. А.Б. Санин).

На основе данных измерений космическим приборов ХЕНД на борту межпланетного аппарата НАСА «Марс Одиссей» проводилась оперативная локализация новых космических гамма-всплесков методом межпланетной триангуляции. По результатам измерений прибором ХЕНД и другими космическими аппаратами выполнены исследования космических гамма-всплесков GRB 070124 [2], GRB 070125 [3], GRB 070402 [4], GRB 070512 [5], GRB 070821 [6] и транзиентного источника 31 августа 2007 года [7].

Статистическое  исследование свойств переменности космических гамма-всплесков на основе доступных баз данных космических экспериментов. (отв. исполнитель к.ф.м.н. А.С.Позаненко)

В связи с переводом А.С.Позаненко в отдел 54 исследования по указанному разделу исключены с плана работ лаборатории №503.

Проведение первого этапа космического эксперимента «БТН–Нейтрон» на борту МКС по регистрации космических гамма-всплесков и солнечных вспышек (отв. исполнитель В.И.Третьяков)

Начаты летные испытания научной аппаратуры БТН-М1 для эксперимента «БТН-Нейтрон» на борту РС МКС [8]. Построена первая карта поля нейтронного излучения верхней атмосферы Земли на орбите МКС. Получена оценка нейтронной компоненты радиационной дозы на борту МКС [9]. Разработан и введен в эксплуатацию наземный сегмент эксперимента «БТН-нейтрон» для хранения и обработки данных космического эксперимента [10].

Перспективная разработка космической многофункциональной оптической камеры для обнаружения оптических транзиентов. Расчет оптимальных параметров, моделирование; алгоритмы регистрации, выбор места установки. (отв. исполнитель к.ф.м.н. А.С.Позаненко).

В связи с переводом А.С.Позаненко в отдел 54 исследования по указанному разделу 2.3.7. исключены с плана работ лаборатории №503.

Публикации 2007 года по теме нестационарные гамма – источники:

[1] Mitrofanov I. et al., “Search and Probabalistic Classification of BATSE GRBs and Another Transient Events with Duration >2 sec and Peak Flux > 0.15 photons cm^-2s^-1 “, Astrophys. J., in press, 2007.

[2] Hurley K. et al., IPN-BAT localization of GRB070124 (very long duration, intense), GRB Coordinates Network, Circular Service, 6022, 1 (2007).

[3] Hurley K. et al., IPN-BAT localization of GRB070125 (very long duration, intense), GRB Coordinates Network, Circular Service, 6024, 1 (2007).

[4] Hurley K. et al., IPN triangulation of GRB070402, GRB Coordinates Network, Circular Service, 6241, 1 (2007).

[5] Golenetskii S. et al., GRB 070512: IPN localization and konus spectrum of a bright burst., GRB Coordinates Network, Circular Service, 6408, 1 (2007).

[6] Hurley K., et al., IPN localization of GRB 070821 (long, very bright), GRB Coordinates Network, Circular Service, 6764, 1 (2007).

[7] Hurley K., et al., IPN search for a GRB associated with TAROT transient on August 31, GRB Coordinates Network, Circular Service, 6776, 1 (2007).

[8] Мокроусов М.И. и др., Разработка, создание и летные испытания аппаратуры БТН-М1 для проведения космического эксперимента «БТН-Нейтрон» на борту Международной космической станции, 7-ая Международная конференция «Пилотируемые полеты в космос», 14-15 ноября 2007 года, Звездный Городок, Россия.

[9] Третьяков В.И. и др., Космический эксперимент «БТН-Нейтрон» на борту Служебного модуля «Звезда» Международной космической станции, 7-ая Международная конференция «Пилотируемые полеты в космос», 14-15 ноября 2007 года, Звездный Городок, Россия.

[10] Малахов А.В. и др., Наземный сегмент для получения, хранения и обработки данных научного эксперимента «БТН-Нейтрон» на Служебном модуле «Звезда» Международной космической станции, 7-ая Международная конференция «Пилотируемые полеты в космос», 14-15 ноября 2007 года, Звездный Городок, Россия.

Тема ЯДЕРНАЯ ПЛАНЕТОЛОГИЯ Исследование поверхности планет и малых тел Солнечной системы методами ядерной физики.

Гос. регистрация № 01.20.03 03438

Руководитель: д.ф.м.н. Митрофанов И.Г. тел.: 333-3489, imitrofa@space.ru

Изучение вариаций нейтронного излучения Марса для трех последовательных годовых сезонных циклов на основе анализа данных измерений прибором ХЕНД на борту космического аппарата НАСА «Марс Одиссей». (отв. исполнитель д.ф.м.н. И.Г.Митрофанов).

Проведена обработка экспериментальных данных прибора ХЕНД для трех последовательных марсианских сезонов в северном и южном полушариях. Показано, что вариации нейтронного излучения сезонов марсианского лета связаны с измерением потока галактических космических лучей вследствие измерения солнечной активности. Получены оценки содержания воды в грунте Марса для различных летних сезонов, которые хорошо согласуются между собой. Показано, что имеется хорошее согласие оценок массы осажденной углекислоты для двух марсианских лет. Полученные результаты опубликованы [1-9].

Изучение по данным прибора ХЕНД на борту космического аппарата НАСА «Марс Одиссей» динамики переноса и осаждения углекислоты для различных сезонов на Марсе (отв. исполнитель д.ф.м.н. М.Л.Литвак).

По данным непрерывных наблюдений прибором ХЕНД нейтронного излучения Марса в 2002-2006 годах построены профили массы сезонных отложений углекислоты на различных широтных поясах в северном и южном полушариях планеты для двух последовательных сезонных циклов марсианского года. Предложены поправки в инженерную модель циркуляции атмосферы Марса. Результаты опубликованы [3-5, 8].

Построение многомерной модели отложений замерзшей атмосферной углекислоты в полярных областях Марса по данным российского эксперимента ХЕНД миссии «2001 MARS ODYSSEY» (Грант РФФИ 05-02-16552_а, отв. исполнитель д.ф.м.н. М.Л.Литвак).

На основе совместной обработки данных российского эксперимента с нейтронным спектрометром ХЕНД на борту космического аппарата НАСА «Марс Одиссей» и эксперимента с лазерным альтиметром МОЛА на борту аппарата НАСА «Марс Глобал Сервейор» выполнена оценка толщины сезонного покрова углекислоты в разные сезоны для различных элементов поверхности Марса. Результаты опубликованы [3, 8].

Изучение сезонных шапок  Марса по данным космических экспериментов ХЕНД и GRS миссии «Марс Одиссей». (Президентский грант № МД-256.2007.2, отв. исполнитель д.ф.м.н. М.Л.Литвак).

На основе совместной обработки данных российского эксперимента с нейтронным спектрометром ХЕНД на борту космического аппарата НАСА «Марс Одиссей» и эксперимента с лазерным альтиметром МОЛА на борту аппарата НАСА «Марс Глобал Сервейор» выполнена оценка толщины сезонного покрова углекислоты в разные сезоны для различных элементов поверхности Марса. Результаты опубликованы [4, 5].

Изучение динамики радиационного фона на орбите Марса по измерениям потоков нейтронов прибором ХЕНД на борту космического аппарата НАСА «Марс Одиссей» и по измерениям потоков заряженных частиц в межпланетной среде приборами других аппаратов. (отв. исполнитель д.ф.м.н. М.Л.Литвак).

На основе обработки данных измерений прибором ХЕНД созданы файлы данных для общего пользования, которые содержат полную информацию о спектральной плотности потока нейтронов в широком энергетическом диапазоне от 0.4 эВ до 15 МэВ для сезонных интервалов марсианского года продолжительностью 15°. Данные размещенны в международном архиве планетных данных Planetary Data System.

Физическое моделирование и экспериментальная отработка методик космических экспериментов по изучению поверхности планет и малых тел Солнечной системы методами нейтронной и гамма спектроскопии (отв. исполнитель В.И.Третьяков).

Разработан пакет программ для численного моделирования нейтронного и ядерного излучения поверхности Марса, Луны и Меркурия под воздействием потока заряженных частиц от галактических космических лучей. Этот пакте используатся для обработки и интерпретации результатов измерений прибора ХЕНД на борту космического аппарата НАСА «Марс Одиссей» и также для выработки исходных требований для перспективных научных приборов ДАН, ЛЕНД и МГНС разрабатываемых по заказу Федерального Космического агентства. Результаты опубликованы [10-14].

Численное моделирование излучения нейтронов и гамма-лучей от поверхности небесных тел с различным составом вещества грунта под воздействием галактических космических лучей или импульсов нейтронов от нейтронного генератора. ( отв. исполнитель к.ф.м.н. А.Б.Санин).

Проведено численное моделирование эксперимента ЛЕНД для космического аппарата НАСА «Лунный орбитальный разведчик». Получена оценка чувствительности прибора к содержанию водяного льда в грунте полярных районов Луны, предложены наиболее перспективные районы Луны для поиска отложений водяного льда. Результаты опубликованы в [10-12].

Изучение элементного состава вещества Марса, Луны, Фобоса и Меркурия по данным гамма-спектроскопии их ядерного излучения. (отв. исполнитель к.ф.м.н. А.С.Козырев).

Разработата физическая концепция космических экспериментов на основе методов ядерной физики. Выполнены лабораторные и натурные макетирования космических приборов, получены исходные требования для их разработки и физических калибровок. Результаты опубликованы в [15-18].

Публикации 2007 года по теме ЯДЕРНАЯ ПЛАНЕТОЛОГИЯ:

[1] Mitrofanov, I.G. et al., Water ice permafrost on Mars: Layering structure and subsurface distribution according to HEND/Odyssey and MOLA/MGS data, Geophysical Research Letters, Volume 34, Issue 18, 2007.

[2] Mitrofanov. I.G. et al., Burial Depth of Water Ice in Mars Permafrost Subsurface, Seventh International Conference on Mars, held July 9-13, 2007 in Pasadena, California, LPI Contribution No. 1353, p.3108

[3] Litvak, M. L.; Mitrofanov, I. G.; Kozyrev, A. S.; Sanin, A. B.; Tretyakov, V. I.; Boynton, W. V.; Kelly, N. J.; Hamara, D.; Saunders, R. S., Long-term observations of southern winters on Mars: Estimations of column thickness, mass, and volume density of the seasonal CO₂ deposit from HEND/Odyssey data, Journal of Geophysical Research, Volume 112, Issue E3, CiteID E03S13, 2007

[4] M. L. Litvak, I. G. Mitrofanov, A. S. Kozyrev, A. B. Sanin, V. I. Tret’yakov, W. V. Boynton, D. Hamara, and S. Saunders, Long-Term Observations of the Evolution of the Southern Seasonal Cap of Mars: Neutron Measurements by the HEND Instrument onboard the 2001 Mars Odyssey Spacecraft, Solar System Research, Issue 5, Vol 41, 385, 2007

[5] Litvak M.L. et al., Global Mapping of Martian Seasonal Caps with HEND Instrument During 2002-2007 Years, Seventh International Conference on Mars, held July 9-13, 2007 in Pasadena, California, LPI Contribution No. 1353, p.3108

[6] Kuzmin, R. O.; Zabalueva, E. V.; Mitrofanov, I. G.; Litvak, M. L.; Rodin, A. V.; Boynton, W. V.; Saunders, R. S., Seasonal redistribution of water in the surficial Martian regolith: Results from the Mars Odyssey high-energy neutron detector (HEND), Solar System Research, Volume 41, Issue 2, pp.89-102, 2007

[7] Demidov, N.E., et al., Searching for Correlation Between Neutron Albedo and Near-IR Albedo of Mars Surface Using HEND/Odyssey and MOLA/MGS Data, 38th Lunar and Planetary Science Conference, (Lunar and Planetary Science XXXVIII), held March 12-16, 2007 in League City, Texas. LPI Contribution No. 1338, p.1640.

[8] Litvak, M.L. et al., Global Mapping of Northern Martian Seasonal Cap with HEND Instrument During 2002-2007 Years, 38th Lunar and Planetary Science Conference, (Lunar and Planetary Science XXXVIII), held March 12-16, 2007 in League City, Texas. LPI Contribution No. 1338, p.1567.

[9] Mitrofanov I.G., et al., Layering Structure of Water Ice Martian Permafrost: The Evidence from HEND/Odyssey and MOLA/MGS Data, 38th Lunar and Planetary Science Conference, (Lunar and Planetary Science XXXVIII), held March 12-16, 2007 in League City, Texas. LPI Contribution No. 1338, p.2408

[10] Chin, Gordon; Brylow, Scott; Foote, Marc; Garvin, James; Kasper, Justin; Keller, John; Litvak, Maxim; Mitrofanov, Igor; Paige, David; Raney, Keith, Lunar Reconnaissance Orbiter Overview: The Instrument Suite and Mission, Space Science Reviews, Volume 129, Issue 4, pp.391-419, 2007

[11] Chin, G. et al., Update on the Lunar Reconnaissance Orbiter: The Instrument Suite and Mission, 38th Lunar and Planetary Science Conference, (Lunar and Planetary Science XXXVIII), held March 12-16, 2007 in League City, Texas. LPI Contribution No. 1338, p.1764.

[12] Sanin, A.B. et al., Lunar Exploration Neutron Detector (LEND) for NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, 38th Lunar and Planetary Science Conference, (Lunar and Planetary Science XXXVIII), held March 12-16, 2007 in League City, Texas. LPI Contribution No. 1338, p.1648.

[13] Mitrofanov. I.G. et al., Mars Exploration Neutron Detector MEND: Instrument for Mapping Water on Mars with High Spatial Resolution, Seventh International Conference on Mars, held July 9-13, 2007 in Pasadena, California, LPI Contribution No. 1353, p.3108

[14] McClanahan, T. P.; Trombka, J. I.; Mitrofanov, I. G.; Sagdeev, R. Z., Application of Image Restoration (Jansson Van-Cittert) Planetary Remote Sensing Neutron Count Rate Maps, 38th Lunar and Planetary Science Conference, (Lunar and Planetary Science XXXVIII), held March 12-16, 2007 in League City, Texas. LPI Contribution No. 1338, p.2408

[15] Kozyrev A.S. et al., Gamma-Ray and Neutron Spectrometer for Studying of Phobos Regolith Onboard "Phobos-Grunt" Mission, Seventh International Conference on Mars, held July 9-13, 2007 in Pasadena, California, LPI Contribution No. 1353, p.3108

[16] Litvak M.L., I.G. et al., Monitoring of Abundance and Depth Distribution of Water Along the Path of MSL Rover with DAN Instrument, Seventh International Conference on Mars, held July 9-13, 2007 in Pasadena, California, LPI Contribution No. 1353, p.3108

[17] Kozyrev A.S., et al., Gamma-Ray and Neutron Spectrometers for Exploration of Mercury and Fobos On-Board BepiColombo and Fobos-Grunt Missions, 38th Lunar and Planetary Science Conference, (Lunar and Planetary Science XXXVIII), held March 12-16, 2007 in League City, Texas. LPI Contribution No. 1338, p.1589

[18] Litvak M.L. et al., Dynamic Albedo of Neutrons Instrument Onboard MSL Mission: Selection of Landing Site from HEND/Odyssey Data, 38th Lunar and Planetary Science Conference, (Lunar and Planetary Science XXXVIII), held March 12-16, 2007 in League City, Texas. LPI Contribution No. 1338, p.1554.