GRASSP

Detección y caracterización de las emisiones en el óptico de los diferentes tipos de fenómenos llamados TLEs. 

El instrumento GRASSP (GRAnada Sprite Spectrograph and Polarimeter) está diseñado para la detección y posterior caracterización de las emisiones en el óptico de los diferentes tipos de descargas luminosas transitorias o TLEs (Transient Luminous Events). Los TLE son unos fenómenos eléctricos luminosos de grandes dimensiones que tienen lugar en la alta atmósfera terrestre (40 - 90 km) y que fueron predichos por C. T. R. Wilson en los años 20 del pasado siglo XX y observados por vez primera en 1989.

GRASSP ha sido diseñado, construido y calibrado en la UDIT del IAA con el fin de comprender la naturaleza de la alta atmósfera terrestre estudiando este tipo de eventos luminosos transitorios. Hasta la fecha otros grupos han realizado estudios de espectroscopía de los TLEs en el visible con una resolución espectral máxima de R =l / Dl= 215 o 3 nm, pero no se ha contemplado el análisis del espectro de estas emisiones ópticas con resoluciones espectrales superiores ni tampoco la caracterización de la posible polarización de la luz emitida por los TLEs.

Nuestro grupo (TRAPPA - www.trappa.es <http://www.trappa.es>) pretende combinar las predicciones de modelos teóricos implementados para estudiar la cinética y la electrodinámica de los plasmas de aire generados por los TLEs con los datos recogidos por GRASSP. Para ello GRASSP analizará dos aspectos de la luz que emiten los TLEs de manera simultánea: el espectro y la polarización, siendo el único instrumento en el mundo con esta funcionalidad. Esto se consigue gracias a que el instrumento presenta, entre otros subsistemas, un espectrógrafo y un polarímetro instalados en sendos brazos de una montura altazimuthal que apunta de manera automática a la zona del cielo donde se espera con mayor probabilidad que ocurra un TLE gracias a la consulta en tiempo real de la base de datos de la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET), que nos indica cada cinco minutos la posición geográfica de los últimos rayos acontecidos, así como su intensidad, su polaridad (rayos positivos o negativos) y el instante de tiempo en el que se produjeron. Haciendo uso de un software de detección de TLEs se guardan únicamente las imágenes correspondientes a eventos de este tipo, que serán posteriormente procesadas y analizadas.

GRASSP es un instrumento de observación terrestre que está construido para complementar las observaciones tomadas desde el espacio de la actividad eléctrica en la troposfera relacionada con TLEs y flashes de rayos gamma terrestres (TGF) originados en las nubes de tormenta con gran aparato eléctrico. Estas observaciones se llevarán a cabo por dos misiones europeas: ASIM (ESA) y TARANIS (CNES), que serán lanzadas en mayo de 2016 y noviembre de 2016, respectivamente.

El espectrógrafo de GRASSP presenta una resolución espectral media (R = λ / Δλ = 1600; Δλ = 0.45 nm), usa una red de difracción de 1440 líneas/mm que trabaja en el rango espectral del visible – infrarrojo cercano (700 nm - 800 nm) e incluye un detector que consiste en una cámara ICCD de 1360 x 1024 píxeles, de 6.4 μm/pixel, 90 QE, refrigerada por una peltier. El FOV del espectrógrafo de GRASSP es de 4º en horizontal y 0.03º en vertical. La rendija de entrada (~ 100 micras) está orientada horizontalmente para optimizar la probabilidad de captura de espectros en la observación. GRASSP puede detectar TLE en elevación desde 10º a 35º sobre el horizonte.

El polarímetro de GRASSP presenta 6 canales y es capaz de medir los cuatro parámetros de Stokes a partir de una sola imagen. Cubre el rango espectral de 550 nm a 750 nm e incorpora un detector CCD de 2K x 2K (15 μm/pixel) con un FOV circular de 5º.

Por último, GRASSP incorpora una cámara de campo de alta sensibilidad (CCD SONY 1/3'' con 440000 píxeles y 7 μm/pixel) capaz de detectar una luminancia mínima de 0.0001 lux con un campo de visión (FOV Field of View) de 19º de diámetro.

El espectrógrafo de GRASSP fue instalado en mayo de 2013 en la azotea de la cúpula del telescopio de 2.2 m del observatorio de Calar Alto en Almería (CAHA Centro Astronómico Hispano-Alemán) desde donde puede cubrir la actividad eléctrica en el área del Mediterráneo Occidental (37º - 45º N; 2º W - 14º E), región donde tienen lugar el mayor número de TLEs de Europa. El polarímetro está actualmente en fase de calibración.

Sus miembros son: PI: Francisco J. Gordillo-Vázquez; PM: Justo Sánchez del Río, Engineers: María Passas Varo, Conchi Cárdenas Vázquez. Scientific Team: Francisco J.Gordillo-Vázquez, Alejandro Luque, Francisco C. Parra Rojas.