ИСТИНА

В 2012 году были проведены калибровки аппаратуры UFFO Pathfinder, в ходе ее испытаний в составе изделия в ходе предполётной подготовки космического аппарата, далее КА. Результаты калибровок приведены в настоящем отчете. В результате включений аппаратуры была осуществлена проверка функционирования и настройки гамма-монитора при работе в составе спутника, путем сравнения значений выходных показаний детекторов с калибровочными значениями, полученными в лабораторных условиях.. Выполнена проверка прохождения всех команд, управляющих настройкой гамма-спектрометра, через бортовые системы КА. Аппаратура была установлена на посадочные места и подсоединена к бортовым системам КА, была проведена отработка команд управления. Получение данных с приборов производились через бортовые системы спутника. Было проведено моделирование кривой блеска и спектра гамма-всплеска на разных красных смещениях, исходя из спектра самого яркого гамма-всплеска GRB080319B, результаты моделирования приведены в отчете. На основе имеющихся данных о длинных гамма-всплесках, зарегистрированных космическим аппаратом Swift, построена гистограмма распределения гамма-всплесков на больших красных смещениях в предположении двух различных функций звездообразования во Вселенной. Для определения красного смещения далеких всплесков предложено использовать характерные линии резонансного гамма-поглощения в спектре гамма-всплеска, а также соотношение «Пиковая энергия - Светимость» для гамма-всплеска. Было проведено моделирование звездного неба в гамма-излучении с учетом реального фона на орбите КА, рабочих характеристик гамма-телескопов типа «ГАММАСКОП» и «ГРОМ-С», в зависимости от местоположения телескопа на борту КА, интенсивности и местоположения на карте известных источников гамма- и жесткого рентгеновского излучения. Итоговые характеристики прибора получены суммированием результатов моделирования для ~106 исходных гамма-квантов, равномерно распределенных по поперечному сечению параллельного пучка падающего на телескоп, с радиусом равным радиусу описанной вокруг гамма-телескопа сферы. Был проведен анализ доступных пакетов программного обеспечения для моделирования приборов и их характеристик, приводятся основные критерии выбора пакета. Для выбранного пакета GEANT4 оценены особенности параметризации поляризации частиц, приведены формулы для расчета поляризации конечных состояний частиц в основных процессах, а также характеристики поляризации регистрируемого гамма-излучения, полученные в результате тестовых расчетов. Были исследованы достижимые рабочие параметры для комбинаций различных фотосенсоров включавших лавинные фотодиоды, дрейфовые фотодиоды (ДФД), ФЭУ и Si-ФЭУ с кристаллами сцинтиллятора LaBr3:Ce различной геометрии. Исследовано влияние как абсолютных размеров кристалла, так и отношения длины и диаметра кристалла на эффективность регистрации и энергетическое разрешение LaBr3:Ce с различными фотоприемниками. Определено временное разрешение LaBr3:Ce в системах совпадения. Для измерений энергетического разрешения кристаллов LaBr3:Ce из состава матрицы с размерностью (4х5) для фотонов с энергией 662 кэВ, от р/а источника 137Cs, выполненых с использованием матрицы ДФД, была определена средняя величина разрешения по 20 пикселям <FWHM>=6.4 %. В то же время, измерения выполненые с помощью ФЭУ Н7600U-200 с фотокатодом квантовой эффективности ~40 %, позволили получить распределение с существенно лучшей средней величиной энергетического разрешения по 20 пикселям, на уровне <FWHM>=4.4 %. Были рассмотрены перспективные космические средства наблюдения гамма-всплесков на больших красных смещениях для исследований ранней Вселенной. Проведен анализ методов регистрации вспышечных астрофизических явлений в оптическом, жестком рентгеновском и гамма диапазонах в ходе мониторных наблюдений на космических аппаратах. Рассмотрены основные характеристики аппаратуры для исследования космических гамма-всплесков в активных (Swift, Agile и обсерватория Fermi (бывш. GLAST)), или готовящихся к реализации космических экспериментах (проекты EXIST, SVOM). Рассмотрены перспективы развития космических средств по исследованию гамма-всплесков. Проведен анализ возможности использования новых типов детектирующих элементов и фотоприёмников. Рассмотрены перспективы исследования космических гамма-всплесков до 2030 и 2050 гг. Были рассмотрены особенности применения перспективных неорганических сцинтилляторов на основе бромидов лантана и церия в качестве позиционно-разрешаемых элементов: их энергетическое разрешение, локализация мест взаимодействия гамма-квантов. Приведены результаты испытаний детекторов составленных из матриц детекторов малого размера применяемых для улучшения пространственного разрешения детектора фотонов гамма-излучения. Наряду с испытаниями и определением энергетического и пространственного разрешения детекторов излучения состоящих из сцинтилляционных кристаллов нового типа и различных фотоприемников, ФЭУ, лавинных и дрейфовых фотодиодов, а также кремниевых фотоумно-жителей были проведены также временные измерения для выбранных конфигураций фотосборок Показано что: – энергетическое разрешение кристаллов на основе LaBr3:Ce при одинаковых геометриях детекторов и фотоприемниках одного типа всегда лучше нежели разрешени традиционно используемых в космических экспериментах сцинтилляторов CsI или NaI. – пространственное разрешение достижимое с использованием сцинтилляционных кристаллов нового типа сопоставимо с разрешением достигнутым в случае примененения тех же геометрий кристаллов на основе CsI. – сцинтилляторы нового типа на основе LaBr3:Ce или Ce: Br3 позволяют получить существенно лучшее временное разрешение для событий типа совпадений импульсов от двух детекторов. Достигаемое время разрешения на уровне 140 пс позволяет надеяться на возможность построения на основе таких сцинтилляционных детекторов телескопов космического гамма-излучения с хорошим соотношением сигнал/шум за счет малых значений временных окон совпадения, с возможностью использовать время пролета между слоями детекторов в качестве критерия отбора полезных событий. – новый тип фотоприемников выполненный как много-катодный лавинный фотодиод, или матрица таких фотодиодов позволят уменьшить геометрические размеры детекторов, и уменьшить энергопотребление системы питания таких детекторов. Представлена концепция создания экспериментального образца базы данных для хранения и обработки потоков нейтрального излучения регистрируемых на российских КА. Подготовлено техническое задание на создание системы архивирования данных получаемых с мониторов гамма-излучения. Рассмотрена методика идентификации гамма-всплесков на больших красных смещениях. Представлен классический метод определения красного смещения — по положению отождествленных линий различных элементов. Рассмотрены фотометрические методы оценки красного смещения гамма-всплесков, спектральное определение красного смещение по эффекту Гана — Петерсона, определение красного смещения по линиям резонансного поглощения в спектрах гамма-всплесков. Рассмотрены технологические средства, обеспечивающие локализацию гамма-квантов в широкоапертурном гамма-телескопе. Рассмотрена оптимальная технология изготовления элементов кодирующей маски широкоапертурного гамма-телескопа. Рассмотрены матрицы детекторов с системами считывания использующих матрицы фотосенсоров.