Spektrometr energetických elektronů – jednotka zpracování dat
TARANIS IDEE-A
Trvání projektu: 2006 až 2016
Vedoucí projektu: Lubomír Přech
Ve spolupráci s francouzským Ústavem pro astrofyzikální a planetární výzkum (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, IRAP) vyvíjí skupina kosmické fyziky MFF UK spektrometr energetických elektronů (Instrument Détecteur d‘Electrons Energétiques, IDEE), pro vědeckou družici TARANIS (Tool for the Analysis of Radiations from lightning and Sprites), kterou v roce 2017 vypustí francouzská kosmická agentura, CNES. Partneři z IRAP konstruují speciální senzorový blok IDEE-S s polovodičovými detektory (Si a CdTe) k registraci elektronů s energiemi v rozsahu 70 - 4000 keV, vysokým časovým rozlišením, velkou citlivostí, směrovým rozlišením a řiditelným geometrickým faktorem. Ve skupině kosmické fyziky MFF UK je vyvíjena jednotka IDEE-A (analyzátor) pro řízení měření, ukládání a zpracování registrovaných dat a jejich zasílání do vědecké telemetrie MEXIC (Multi Experiment Interface Controller). Spektrometr IDEE se skládá ze dvou párů senzor-analyzátor orientovaných na nadir a zenit, které umožňují studovat toky až jednoho milionu elektronů za sekundu s rozlišením až 64 energetických intervalů, 5 směrů příchodu a časovým rozlišením spekter až 12,5 ms. Vybrané události s časovým rozlišením až 1 μs budou přímo odeslány k dalšímu pozemnímu zpracování. Analyzátor je navržen tak, aby spolehlivě pracoval i v prostředí zvýšené radiace na oběžné dráze po dobu několika let plánované životnosti družice a kompenzoval efekty působené jednotlivými energetickými částicemi.
Úlohou družice TARANIS na polární kruhové dráze ve výšce cca 600 km bude vyhledávat a komplexně studovat po dobu několika let krátkodobé světelné jevy (TLE, Transient Luminous Events) a pozemní záblesky gama (Terrestrial Gamma-ray Flashes, TGF) jako projevy impulzního přenosu energie z atmosféry do zemské ionosféry, obvykle v souvislosti s bouřkovou činností u povrchu Země. Tomuto tématu se dosud věnovalo několik kosmických projektů, žádný ale nezahrnoval komplexní diagnostiku, jakou poskytnou přístroje družice TARANIS (širokospektrální měření elektrického a magnetického pole, fotometry a rychlé kamery, rychlé měření toku rtg/gama záření a energetických elektronů a Langmuirova sonda pro monitorování ionosférického plazmatu). Získaná družicová data budou doplněna o údaje ze široké pozemní pozorovací sítě, speciálně rozšiřované v rámci projektu TARANIS.
Skupina kosmické fyziky, Univerzity Karlovy v Praze
Skupina kosmické fyziky je orientovaná na výzkum kosmického plazmatu a kosmického prachu, návrh a vývoj vědeckých přístrojů pro mezinárodní projekty kosmického výzkumu slunečního větru, magnetosféry a ionosféry Země, s tím spojený rozvoj nových měřících metod a detektorů pro studium toků plazmatu a měření energetického rozdělení nabitých částic. Skupina zkoumá fyziku vztahů Slunce - Země, jejíž hlavní součástí je výzkum slunečního větru a jeho diskontinuit, mj. meziplanetárních rázových vln, a dále zemské magnetosféry ovlivňované slunečním větrem. Dalším tématem výzkumů skupiny jsou turbulence a vlnové procesy v kosmickém plazmatu, studium ionosféry a laboratorní simulace nabíjení kosmického prachu.
Co vám účast v projektu přinesla?
„Projekt nám přinesl nové zaměření vědeckého výzkumu, přímou účast ve velkém vědecko-technickém konsorciu, spolupráci s novými zahraničními i tuzemskými vědeckými laboratořemi a průmyslovými subjekty, práci na vývoji kosmických přístrojů dle standardů CNES-ESA, uplatnění nových technologií v návrhu kosmických přístrojů a sdílení know-how se zahraničními partnery. Již v době vývoje přístroje také úzce spolupracujeme s týmem Ústavu fyziky atmosféry AV ČR vedeným Prof. Santolíkem, který v součinnosti s francouzskou výzkumnou laboratoří LPC2E (Laboratoire de Physique et Chimie de l’Environnement et de l‘Espace) připravuje pro projekt TARANIS obdobný analyzátor HF-A pro zpracování vysokofrekvenčních spekter elektrického pole. V neposlední řadě jsme získali pozvání k účasti na dalších kosmických projektech.“