Студенческий спутник раскрыл загадку радиационного пояса Земли

В радиационных поясах Земли магнитосфера удерживает большую массу заряженных частиц. Они похожи на два вложенных друг в друга бублика, окружающих планету: во внутреннем, на высоте от 500 км, накапливаются в основном протоны, а во внешнем (высота до 40 тыс. км) – электроны. Известно, что протоны здесь образуются при бета-распаде нейтронов, которые, в свою очередь, появляются при столкновении космических лучей и солнечной радиации с атомами в разреженных слоях стратосферы.

Теоретически этот процесс может поставлять в радиационные пояса и электроны, но это еще нужно доказать, что пока не удается. Например, количество электронов в поясах может сильно меняться, хотя процесс образования и распада нейтронов идет довольно стабильными темпами. Чтобы выяснить это, студенты и ученые из Колорадского университета в Боулдере сконструировали несложный микроспутник.

Аппарат CSSWE (Colorado Student Space Weather Experiment) создан на основе трех блоков CubeSat (3U) и весит около четырех килограммов. 1,25 кг этой массы составил детектор REPTile (Relativistic Electron and Proton Telescope) для регистрации протонов с энергиями 9-40 МэВ и электронов с энергиями от 0,5 до 3,3 и более МэВ. В сентябре 2012 г. спутник был выведен на орбиту высотой до 780 км и проработал около полутора лет.

Анализ полученных результатов Синьлинь Ли (Xinlin Li) и его коллеги представили в статье, опубликованной журналом Nature. Как оказалось, энергетический профиль и направления движения электронов в радиационном поясе полностью соответствовали тому, что должен создавать бета-распад нейтронов, рожденных космическим излучением. Кроме того, удалось определить среднее содержание нейтронов в верхних слоях атмосферы – оно составило порядка 2*10^-9 на куб. см.