На главную
Фото запусков в 2003, 2004, 2005

ПЕРВЫЙ В МИРЕ ЭКСПЕРИМЕНТ
ПО ЗАПУСКУ АЭРОСТАТА В ВУЛКАНИЧЕСКУЮ ТУЧУ
(вулкан Карымский)
Мы осуществили первые попытки отобрать образцы пепла непосредственно
из облака извергающегося вулкана. Шар, наполненный гелием, доставил
пробоотборник на высоту около 3,5 км. в пепловое облако вулкана Карымский

ЦЕЛЬ
Узнать распределение по размерам пирокластических частиц в вулканическом облаке.

ПРОБЛЕМА
Одной из важных проблем вулканологии является гранулометрический состав пирокластического материала - кусочков раздробленной взрывом лавы - в облаках извержений (то есть, сколько частиц каждого размера приходится на единицу объёма облака). Не зная этого, невозможно понять процессы фрагментации магмы при вулканических взрывах, точно подсчитать объёмы изверженной магмы, предсказать воздействие извержений на климат и оценить опасность вулканических облаков для самолётов. В настоящее время эта проблема решена только частично - путём приблизительной оценки, основанной на данных гранулометрического анализа, выпавшего на землю пепла (тефры). Дело в том, что размерность пепла, собранного на земле, не соответствует размерности пирокластики в вулканическом облаке, так как пирокластика выпадает из вулканической тучи постепенно, по мере её остывания и уменьшения в ней турбулентности (которая и не даёт пирокластике сразу упасть на землю). Кроме этого, выпадая, пепел просеивается через толстый слой воздуха между вулканическим облаком и землёй. В результате, крупные частицы выпадают ближе к вулкану чем мелкие (это упрощённо, а на самом деле, всё ещё сложнее). Самые же мелкие частицы могут годами висеть в стратосфере, медленно оседая на всей поверхности Земного шара. Количество этой мелочи и есть самый важный и сложный вопрос. Оценки показывают, что масса тонкораздробленного материала равна, или до десяти раз превосходит массу тефры, которую удаётся подсчитать на земле. Объемы тонкого материала, выброшенного в атмосферу крупнейшими извержениями, могут достигать сотен кубических километров.

ПОДХОД
Очевидно, что самым лучшим решением проблемы является ПРЯМОЕ опробывание вулканического облака. Хотя, на первый взгляд, это звучит как фантастика, но отбор образца из облака маленького - среднего извержения вполне возможен. Принципиально возможно и опробование облаков крупных извержений. Чтобы узнать распределение частиц по размерам, необходимо захватить и изолировать некоторый объём вулканического облака, и после полного осаждения частиц, провести его гранулометрический анализ известными методами (ситовой, пипеточный, лазерный анализатор). Так как наиболее интересный вопрос - количество самых мелких частиц, то объём образца не должен быть слишком большим - мелочь будет статистически представлена даже в нескольких литрах - десятках литров вулканического облака. Чтобы доставить пробоотборник в облако, не обязательно лететь самому. Вполне достаточно беспилотного летательного аппарата. Кажется странным, но насколько нам известно, никто таких попыток никогда не предпринимал.

ЭКСПЕРИМЕНТ
Летом 2003 года мы предприняли первую в истории вулканологии попытку опробовать эруптивное облако. Вулкан Карымский на Камчатке был выбран как относительно безопасный, в вершинном кратере которого регулярно происходят небольшие пепловые взрывы вулканского типа. Конус вулкана имеет абсолютную высоту 1540 м, и относительную - около 800 м. Во время нашего эксперимента, взрывы происходили каждые 5 - 40 мин., выбрасывая раскалённые бомбы на высоту до 0,5 км, а пепловое облако поднималось до 1,5 км над кратером (около 3 км над уровнем моря.)
Чтобы доставить пробоотборник в пепловое облако, мы использовали "воздушный шар", наполненный гелием. Шар был привязан на верёвке, длиной 3 км., которая управлялась ручной лебёдкой. Два типа шаров было задействовано: бэушный полиэтиленовый аэростат (изначально военного происхождения), и метеорологический шар из латекса. Каждый "носитель" вмещал около 6 куб.м. гелия.
Две основных схемы запуска было разработано: с подветренной стороны от кратера (когда шар просто поднимался в дрейфующее выше пепловое облако), и с наветренной стороны (когда ветер наклонял привязанный шар к кратеру). В первом случае, вулканическое облако было уже холодным, с низкой концентрацией пирокластики, и не могло повредить оболочку шара. Поэтому, пробоотборник крепился прямо под шаром, и они вместе входили в облако. Низкотемпературный пробоотборник представлял собой большой (30 л.) полиэтиленовый короб с крышкой на пружине как у мышеловки. При попадании в облако "мышеловка "срабатывала от электронного датчика пепла. Во втором случае, облако было горячим и абразивным, и поэтому, шар должен был находится намного выше облака, а пробоотборник висел в нескольких сотнях метров ниже на тонкой нихромовой проволке. Высокотемпературный пробоотборник был металлическим (10л.) и захлопывался при простом перегорания нити, которая удерживала крышку в открытом положении.


РЕЗУЛЬТАТЫ
В 2003 г. было произведено 4 запуска, с максимальной достигнутой высотой около 2,5 км над точкой запуска (около 3,3 над уровнем моря). Хотя, само опробование не было достигнуто, эксперимент показал принципиальную возможность предлагаемого метода. Главной причиной неудачи было то, что мы использовали дешёвые шары, которые не выдерживали суровых условий на вулкане (в основном, сильного ветра). Основной причиной использования дешёвых шаров, помимо финансовых, был риск их потери (ещё бы, тыща баксов оторвётся и улетит на хрен...). Но даже с дешёвыми шарами, мы были очень близки к успеху. Эксперимент позволил нам приобрести ценный опыт осуществления запусков на извергающемся вулкане и выяснить, какие усовершенствования надо внести в оборудование для достижения успеха. Эксперимент планируется повторить летом 2004 г.