Экстремальная Вселенная: Космическая обсерватория для изучения ультравысокоэнергетических частиц.

Введение

Космическая обсерватория экстремальной Вселенной на борту японского экспериментального модуля (JEM EUSO) – это первая концепция космической миссии, предназначенная для исследования космических лучей и нейтрино сверхвысоких энергий. Используя атмосферу Земли как гигантский детектор, регистрация осуществляется путем наблюдения за полосой флуоресценции, возникающей при взаимодействии таких частиц с атмосферой Земли.

ОССЕ

EUSO была миссией Европейского космического агентства, разработанной для размещения на Международной космической станции в качестве внешней полезной нагрузки модуля "Колумб". EUSO успешно завершила исследование "фазы А", однако в 2004 году ESA приняла решение не продолжать реализацию миссии из-за программных и финансовых ограничений. Впоследствии миссия была переориентирована на размещение в качестве полезной нагрузки на борту модуля JEM японского комплекса KIBO на МКС. Миссия была переименована в JEM EUSO.

JEM-EUSO

В настоящее время (2013) JEM EUSO изучается RIKEN и JAXA в сотрудничестве с 95 другими учреждениями из 16 стран с целью запуска после 2020 года. Предлагаемый прибор состоит из трех больших линз Френеля диаметром 2,65 метра (с обрезанными верхней и нижней частями для уменьшения минимального диаметра до 1,9 метра, чтобы они поместились в транспортный корабль HTV, на котором планируется запуск прибора), направляющих свет на детектор, состоящий из 137 модулей, каждый из которых представляет собой матрицу из 48 x 48 фотоумножителей. Регистрация изображений происходит в диапазоне длин волн от 300 до 450 нм (от ультрафиолета низкой энергии до глубокого синего), а время прихода фотонов фиксируется с точностью 2,5 микросекунды.

Обнаружение орбитального мусора

В дополнение к своей основной научной миссии, EUSO может также использоваться для обнаружения орбитального космического мусора, представляющего угрозу для МКС, который слишком мал для обнаружения астрономами (от 1 до 10 см). МКС имеет адекватную защиту от частиц размером менее 1 см. Частицы этого размера и больше могут нанести серьезный ущерб, особенно другим объектам на орбите, поскольку многие из них движутся со скоростью около 36 000 км/ч. На низкой околоземной орбите находится почти 3000 тонн космического мусора, и более 700 000 фрагментов мусора размером более 1 см вращаются вокруг Земли. В дальнейшем для отклонения опасных частиц может быть использован лазер. Проект может быть готов к реализации примерно после 2017–2018 годов с использованием более совершенных лазеров.

Другие проекты в рамках ОССЕ

EUSO TA (Extreme Universe Space Observatory Telescope Array): наземный телескоп, предназначенный для демонстрации технологии телескопов EUSO. Был установлен в Блэк-Рок-Меса, штат Юта, США, на одном из флуоресцентных детекторов Telescope Array в марте 2013 года (первые наблюдения в 2015 году). Эксперимент продолжался в 2018 году. Эксперимент зарегистрировал некоторые события УВКЛ (ультравысокоэнергетических космических лучей). EUSO Balloon: телескоп EUSO на воздушном шаре, предназначенный для дальнейшей валидации технологии. Полет на воздушном шаре состоялся в 2014 году в Канаде и длился 5 часов. Телескоп наблюдал события, имитирующие космические лучи с помощью лазера. EUSO SPB (EUSO Super Pressure Balloon): телескоп EUSO, предназначенный для подъема на стратосферном шаре высокого давления. Запущен в 2017 году из Новой Зеландии (миссия EUSO SPB1). Полет продолжался 13 дней, но был значительно сокращен по сравнению с запланированными 100 днями. Вторая миссия (EUSO SPB2) запланирована на 2021 год. TUS (Tracking Ultraviolet Setup): российская миссия на борту спутника "Ломоносов" (запущен в 2016 году); включена в программу EUSO с 2018 года (первоначально не входила в программу EUSO). Mini EUSO: ультрафиолетовый телескоп, работающий на МКС. Телескоп служит пилотной миссией для миссий по изучению УВКЛ в космосе и картографирует ультрафиолетовый фон, создаваемый атмосферой Земли. Картографирование УФ-фона важно для последующих миссий K EUSO и JEM EUSO. Миссия началась как сотрудничество между Итальянским космическим агентством и Российским космическим агентством. Телескоп Mini EUSO был запущен на МКС 22 августа 2019 года. K EUSO (KLYPVE EUSO; KLYPVE – русская аббревиатура для космических лучей экстремальной энергии): проект Российского космического агентства по размещению телескопа для регистрации УВКЛ в российском сегменте МКС. Проект основан на эксперименте TUS со спутника "Ломоносов". В 2017 году запуск был запланирован на 2022 год. JEM EUSO (Японский экспериментальный модуль EUSO): конечная цель программы JEM EUSO – установка телескопа JEM EUSO на МКС. POEMMA (Probe Of Multi Messenger Astrophysics): специализированная спутниковая миссия (2 спутника) для наблюдения за событиями УВКЛ в атмосфере. По состоянию на 2018 год это концептуальное исследование, финансируемое НАСА.

EUSO TA (Extreme Universe Space Observatory Telescope Array): a ground based telescope designed to prove the technology of EUSO telescopes. Was installed at Black Rock Mesa, Utah, United States at one of the Telescope Array fluorescence detectors in March 2013 (first observations in 2015). The experiment was on going in 2018. The experiment has detected some UHECR events (Ultra High Energy Cosmic Ray). EUSO Balloon: a balloon based EUSO telescope meant to further validate the technology. The balloon flight took place in 2014 in Canada and lasted 5 hours. The telescope observed laser simulated cosmic ray events. EUSO SPB (EUSO Super Pressure Balloon): a high altitude heavy lift balloon EUSO telescope. Launched in 2017 from New Zealand (EUSO SPB1 mission). The flight took 13 days, but was cut substantially shorter than the planned 100 days. Second mission (EUSO SPB2) is planned for 2021. TUS (Tracking Ultraviolet Setup): a Russian mission on board the Lomonosov satellite (launched 2016); included in the EUSO program as of 2018 (originally was not part of EUSO program). Mini EUSO: an ultraviolet telescope operated at the ISS. The telescope serves as a pathfinder mission for UCHER missions in space and maps the ultraviolet background produced by Earth atmosphere. The mapping of the UV background is important for the follow up missions K EUSO and JEM EUSO. The mission started as a co operation between Italian Space Agency and Russian Space Agency. The Mini EUSO telescope was launched to ISS on 22 August 2019. K EUSO (KLYPVE EUSO; KLYPVE is a Russian acronym for extreme energy cosmic rays): a Russian Space Agency project to place an UHECR telescope in the Russian segment of ISS. The project builds upon the TUS experiment of the Russian Lomonosov satellite. In 2017, the launch was scheduled for 2022. JEM EUSO (Japanese Experiment Module EUSO): the final goal of the JEM EUSO program is to have the JEM EUSO telescope installed into ISS. POEMMA (Probe Of Multi Messenger Astrophysics): a dedicated satellite mission (2 satellites) to observe UHECR events in the atmosphere. As of 2018, it is a NASA sponsored concept study.