Международная команда исследователей использует принадлежащий NASA ER-2 – самолёт разведчик Lockheed U-2, переоборудованный для научных целей, для изучения массивных энергетических полей и гамма-излучения, производимых грозовыми фронтами. В исследовании принимают участие эксперты из Бергенского университета, Исследовательской лаборатории ВМС США и ещё трёх исследовательских центров NASA.
ER-2 – это один из двух летательных аппаратов в распоряжении NASA, разработанных на основе самолёта Lockheed U-2 с практическим потолком более 20 км. Он может работать над 99% земной атмосферы: в 1998 году этот уникальный исследовательский самолёт установил рекорд высоты полёта для летательных аппаратов своего класса и массы (турбореактивная группа 3 12-16 тонн) – 20 479 метров, почти вдвое больше рабочих высот коммерческой авиации (~10 668 метров). Внушительный запас топлива и высокий потолок полёта делают его идеальным инструментом для исследования атмосферных явлений, в том числе и грозовых фронтов. Как правило, грозы формируются в низких слоях атмосферы на высоте до 17 068 метров, однако отдельные участки гроз могут простираться в низшие слоя стратосферы до высоты почти 50 км.
Грозы являются источником не только молний в видимом световом спектре, но также интенсивного гамма-излучения – так называемых тёмных молний. Мощные восходящие и нисходящие воздушные потоки внутри шторма способны разгонять частицы воздуха и воды до невероятных скоростей, при которых кристаллики льда теряют электроны, генерируя энергетические поля. Именно в этих полях рождаются как привычные нам молнии, так и гамма-лучи. Гамма-излучение имеет вид слабовыраженного свечения внутри грозовых туч, которое может продолжаться от нескольких минут до нескольких часов. Учёные знают о существовании двух типов гамма-излучения, которое проявляется в виде вспышек и свечения, однако природа их происхождения до сих пор остаётся неизвестной. Помимо обстоятельств формирования данного явления, исследователи хотели бы изучить его взаимосвязь с феноменом земных вспышек гамма-излучения, которые также случаются во время мощных гроз.
Для исследования природы грозового гамма-излучения международная команда учёных инициировала миссию ALOFT, название которой расшифровывается как «Airborne Lightning Observatory for Fly’s Eye GLM Simulator and Terrestrial gamma-ray flashes». В рамках данной миссии вооружённый самым продвинутым научным оборудованием для изучения грозовой активности ER-2 провёл более 60 часов на высоте ~18 288 метров над Центральной Америкой и Карибскими островами. Так, детектор гамма-излучения под названием UIB-BGO (германат висмута Бергенского университета) не просто собирает данные о грозовых тучах, но также транслирует её в режиме реального времени. Благодаря этому учёные могут сразу проинструктировать пилота ER-2 максимально приблизиться к туче-источнику гамма-излучения для более детального исследования.
Тем временем оборудование от Центров космических полётов имени Годдарда и Маршалла позволяет летательному аппарату фиксировать другие типы излучения грозы, включая излучение в ближней инфракрасной и ультрафиолетовой частях спектра, которое невозможно обнаружить при помощи спутников. И наконец, оптические сенсоры научного борта регистрируют небольшие вспышки высокой плотности, которые предшествуют усилению шторма. Отслеживание этих вспышек позволит более точно прогнозировать опасность атмосферных явлений и своевременно уведомлять население о необходимости принятия мер для обеспечения собственной безопасности.