Unikalny teleskop. Obserwatorium orbitalne „Spektr-RG”

12
13 lipca 2019 roku z kosmodromu Bajkonur odbył się przełomowy start dla rosyjskiej kosmonautyki. Unikalne obserwatorium orbitalne Spektr-RG wyruszyło na surfowanie po nieskończonych przestrzeniach kosmicznych, jego lot trwa już prawie pięć dni. Unikalny teleskop został wystrzelony w kosmos przez rosyjski ciężki pojazd nośny Proton-M z górnym stopniem DM-03. Dwie godziny po wystrzeleniu obserwatorium orbitalne Spektor-RG zostało pomyślnie oddzielone od górnego stopnia. Oczekuje się, że nowy teleskop rentgenowski zajmie okolice punktu Lagrange'a L2 po około 100 dniach lotu, po czym będzie mógł rozpocząć obserwacje Wszechświata.





Należy zauważyć, że Spektr-RG jest już drugim aparatem naukowym z serii Spektr. Pierwszy rosyjski statek kosmiczny Spektr-R (Radioastron) został pomyślnie wystrzelony na orbitę 18 lipca 2011 r., a jego cykl życia zakończył się w styczniu 2019 r. Obecnie trwają prace nad trzecim i czwartym statkiem kosmicznym z serii Spektr. Są to nowe teleskopy kosmiczne Spektr-UF (Ultraviolet) i Spektr-M (Millimetron), które są opracowywane przez Roscosmos w ścisłej współpracy z innymi państwami. Start tych dwóch teleskopów nastąpi nie wcześniej niż w 2025 roku, a międzynarodowe środowisko naukowe wiąże z nimi duże nadzieje, gdyż oba projekty są wyjątkowe, otwierające nowe możliwości eksploracji kosmosu. Oczekuje się, że urządzenia pomogą odpowiedzieć na wiele pytań z astrofizyki i kosmologii.

Projekt „Widmo-RG”


Od pomysłu do realizacji projektu minęło ponad 30 lat. Koncepcja nowego statku kosmicznego do celów naukowych została opracowana w 1987 roku. Nad stworzeniem obserwatorium astrofizycznego pracowali wspólnie przedstawiciele Związku Radzieckiego, NRD, Finlandii, Włoch i Wielkiej Brytanii. Projekt aparatury podjęto w 1988 roku. Proces ten został powierzony inżynierom NPO im. S. A. Ławoczkina, prace nad projektem koordynował Instytut Badań Kosmicznych Akademii Nauk ZSRR.

Późniejszy upadek ZSRR, problemy w przemyśle i gospodarce na przełomie lat 1980. i 1990. oraz chroniczne niedofinansowanie pracy poważnie opóźniły przygotowanie obserwatorium Spektr-RG. Projekt opóźnił się, gdy pojawiło się finansowanie, pojawiły się nowe trudności. W tym czasie napełnianie i wyposażenie aparatu były kilkakrotnie całkowicie aktualizowane, technologie, jak wiadomo, nie stoją w miejscu. Zmienił się również skład uczestników projektu, ostatecznie oprócz Rosji w projekcie pozostały Niemcy. Porozumienie między Federalną Agencją Kosmiczną reprezentowaną przez Roskosmos a Niemieckim Centrum Kosmicznym (DLR) zostało podpisane w 2009 roku w ramach Międzynarodowego Salonu Lotniczo-Kosmicznego MAKS-2009. Zmienił się także skład zadań naukowych rozwiązywanych przez aparat, gdyż część z nich przestała interesować badaczy. W rezultacie ostateczny kształt statku kosmicznego w formie, w jakiej został wystrzelony w kosmos, powstał zaledwie kilka lat temu, proces jego koordynacji również trwał trochę czasu. Jednocześnie nasi niemieccy partnerzy również napotkali trudności w procesie produkcyjnym urządzenia.


Spektr-RG z rozłożonymi panelami słonecznymi


W zaimplementowanej formie nowe orbitalne obserwatorium astrofizyczne Spektr-RG (Spektr-Rengten-Gamma) ma za zadanie skompilować kompletną mapę Wszechświata w zakresie rentgenowskim widma. Należy zauważyć, że jest to pierwszy w kraju Historie teleskop (z uwzględnieniem okresu sowieckiego) wyposażony w optykę skośną. Przez co najmniej najbliższe pięć lat obserwatorium Spektr-RG stanie się jedynym na świecie projektem astronomii rentgenowskiej. Według Roscosmosu przegląd całego nieba przez nowoczesne obserwatorium orbitalne Spektr-RG będzie nowym krokiem w astronomii rentgenowskiej, która zaczęła się aktywnie rozwijać 55 lat temu.

Role w projekcie Spektr-RG są podzielone w następujący sposób. Satelita (platforma Navigator) - opracowanie rosyjskie, start z Bajkonuru - rosyjski (rakieta Proton-M), teleskop główny - niemiecka eROSITA, dodatkowy, towarzyszący - rosyjski ART-XC. Obydwa teleskopy lustrzane, działające na zasadzie skośnej optyki promieniowania rentgenowskiego, są unikalnymi rozwiązaniami, które mają się wzajemnie uzupełniać, zapewniając obserwatorium pełny widok rozgwieżdżonego nieba z rekordową, nigdy wcześniej nie używaną czułością.

Obserwatorium orbitalne „Spektr-RG”


Unikalny teleskop rentgenowski, wystrzelony w kosmos 13 lipca, składa się z kilku głównych bloków. Obserwatorium orbitalne Spektr-RG zawiera podstawowy moduł systemów obsługi, który został opracowany przez inżynierów rosyjskiego NPO im. V.I. Ławoczkin. Moduł ten został opracowany przez nich na podstawie wielofunkcyjnego modułu serwisowego Navigator, który z powodzeniem sprawdził się już w wielu programach kosmicznych. Oprócz modułu podstawowego obserwatorium orbitalne obejmuje kompleks aparatury naukowej, podstawą kompleksu są dwa teleskopy rentgenowskie. Według oficjalnej strony internetowej firmy Roscosmos całkowita masa napędzanego statku kosmicznego Spektr-RG wynosi 2712,5 kg, masa ładunku 1210 kg, moc elektryczna obserwatorium to 1805 W, szybkość przesyłania danych (informacje naukowe) to 512 Kbps, okres aktywnej pracy naukowej wynosi 6,5 roku.



Głównym wyposażeniem obserwatorium orbitalnego, które jest obecnie w drodze do punktu L2 Lagrange'a, są unikalne rentgenowskie teleskopy lustrzane stworzone przez niemieckich i rosyjskich projektantów. Oba teleskopy działają na zasadzie skośnej optyki promieniowania rentgenowskiego. Jak zauważono w Roskosmosie, fotony rentgenowskie mają bardzo wysoką energię. Aby zostać odbitym od powierzchni lustra, fotony muszą trafić w nie pod bardzo małym kątem. Z tego powodu zwierciadła rentgenowskie stosowane w teleskopach obserwatorium orbitalnego Spektr-RG są specjalnie wykonane wydłużone, a w celu zwiększenia liczby rejestrowanych fotonów zwierciadła są zagnieżdżane w sobie, uzyskując układ składający się z kilku muszle. Według doniesień, zarówno niemiecki, jak i rosyjski teleskopy rentgenowskie składają się z siedmiu modułów z detektorami rentgenowskimi.

Za projektowanie i produkcję rosyjskiego teleskopu rentgenowskiego, oznaczonego ART-XC, odpowiadali inżynierowie z Instytutu Badań Kosmicznych Rosyjskiej Akademii Nauk, którzy ściśle współpracowali z Rosyjskim Federalnym Centrum Jądrowym w Sarowie. Teleskop rentgenowski ART-XC stworzony przez rosyjskich naukowców rozszerza możliwości i zakres energii roboczej zmontowanego w Niemczech teleskopu eROSITA w kierunku wyższych energii (do 30 keV). Zakresy energii dwóch teleskopów rentgenowskich zainstalowanych na pokładzie statku kosmicznego Spektr-RG pokrywają się, co zapewnia sprzętowi naukowemu przewagę pod względem zwiększenia wiarygodności wyników badań i kalibracji sprzętu na orbicie.


Specyfikacje teleskopu ART-XC


Inżynierowie z Instytutu Fizyki Pozaziemskiej Towarzystwa Maxa Plancka byli odpowiedzialni za stworzenie i produkcję niemieckiego teleskopu rentgenowskiego o nazwie eROSITA. Jak zaznaczono na oficjalnej stronie Roskosmosu, stworzony w Niemczech instrument naukowy pozwoli po raz pierwszy w historii dokonać przeglądu całego nieba gwiaździstego w zakresie energii od 0,5 do 10 keV. Jednocześnie eksperci zauważają, że niemiecki teleskop jest bardziej „wielkooki”, jego pełne pole widzenia i rozdzielczość kątowa są wyższe niż w rosyjskim teleskopie ART-XC. Jednocześnie eROSITA jest gorszy od rosyjskiego teleskopu pod względem zasięgu energetycznego. Dlatego dwa teleskopy rentgenowskie na pokładzie statku kosmicznego Spektr-RG uzupełniają się i odpowiadają za rozwiązywanie różnych problemów.


Specyfikacje teleskopu eROSITA


Program lotu i znaczenie naukowe


Program badań naukowych zakłada, że ​​nowa sonda Spektr-RG przez 6,5 roku będzie wykorzystywana do prowadzenia różnych obserwacji astrofizycznych i pomoże naukowcom odpowiedzieć na wiele pytań z dziedziny astrofizyki i kosmologii. Przez cztery lata obserwatorium będzie pracowało w trybie skanowania gwiaździstego nieba, pozostałe 2,5 roku - w trybie punktowej obserwacji różnych obiektów kosmicznych w trybie stabilizacji trójosiowej w oparciu o napływające aplikacje ze światowej społeczności naukowej. Ma za zadanie obserwować zarówno pojedyncze obiekty kosmiczne, które interesują naukowców, jak i wybrane obszary sfery niebieskiej. W tym w zakresie energii twardego promieniowania rentgenowskiego do 30 keV, dzięki rosyjskiemu teleskopowi rentgenowskiemu. Kolejne 100 dni (około trzech miesięcy) zajmie lot teleskopu kosmicznego z Ziemi do punktu Lagrange'a L2 i pierwsze obserwacje testowe ciał niebieskich.

To nie przypadek, że statek kosmiczny został wystrzelony na orbitę w punkcie L2 w odległości około 1,5 miliona kilometrów od Ziemi. Ten punkt jest uważany za najbardziej odpowiedni do przeprowadzania badań na całym niebie. Według ekspertów, obracając się wokół własnej osi (w przybliżeniu odpowiada kierunkowi Słońca), obserwatorium kosmiczne będzie w stanie dokonać pełnego przeglądu sfery niebieskiej w ciągu sześciu miesięcy, podczas gdy Słońce nie będzie w jego polu widzenia. Przez cztery lata funkcjonowania aparatura naukowa będzie mogła jednocześnie wykonać 8 przeglądów całego nieba, co pozwoli naukowcom uzyskać wiele nowych informacji astrofizycznych. Jednocześnie, w związku z manewrami korekcyjnymi, będzie trzeba rozwiązać dość skomplikowane zadanie, polegające na utrzymaniu statku kosmicznego na orbicie w danym punkcie.



Wiadomo, że wszystkie dane z rosyjskiego teleskopu ART-XC będą w całości własnością Rosji, a dane z teleskopu eROSITA zostaną podzielone w połowie między Rosję i Niemcy. Bez względu na to, jak śmiesznie to zabrzmi, postanowiono podzielić niebo na dwie części. Wszystkie dane na jednej połowie nieba za 4 lata badań, kiedy teleskop będzie skanował Wszechświat, będą należeć do Rosji, a na drugiej połowie nieba - do Niemiec. W przyszłości same kraje będą decydować między sobą, jak rozporządzać otrzymanymi danymi, jak dzielić się informacjami z innymi krajami i w jakim zakresie.

Główną misją aparatu Spektr-RG jest opracowanie szczegółowej „mapy” Wszechświata w widmie rentgenowskim z jądrami aktywnych galaktyk i dużymi gromadami galaktyk. Naukowcy mają nadzieję, że w ciągu 6,5 roku aktywnej pracy naukowej obserwatorium pomoże ludzkości odkryć setki tysięcy gwiazd z aktywnymi koronami, dziesiątki tysięcy galaktyk gwiazdotwórczych i około trzech milionów supermasywnych czarnych dziur, a także ogromną liczbę innych obiektów, znacznie poszerzając naszą wiedzę o Wszechświecie, pomoże lepiej zrozumieć procesy jego ewolucji. Zakłada się również, że nowy statek kosmiczny pomoże w prowadzeniu badań nad właściwościami gorącej plazmy międzygwiazdowej. Praca obserwatorium cieszy się dużym zainteresowaniem całej międzynarodowej nauki. W rzeczywistości nowy statek kosmiczny umożliwia uzyskanie danych o wszystkich obiektach astronomicznych znanych nauce.



Wielkoskalowa mapa naszego wszechświata, której naukowcy jeszcze nie mieli, przypomina podróże w czasie, co pomoże odpowiedzieć na wiele pytań. Jednym z najważniejszych pytań, na które teleskop Spektr-RG pomoże ludzkości odpowiedzieć, jest pytanie, w jaki sposób gromady galaktyk ewoluowały w ciągu całego istnienia naszego Wszechświata.
12 komentarzy
informacja
Drogi Czytelniku, aby móc komentować publikację, musisz login.
  1. +8
    18 lipca 2019 18:39
    Bardzo dobra wiadomość dla całej naszej nauki. Niech Bóg sprawi, że teleskop osiągnie wyliczony punkt i zacznie działać. Amerykanie planują również wystrzelić w najbliższych latach unikalny teleskop Jamesa Webba, który zastąpi legendarny teleskop Hubble'a. Podziękowania dla autora za ciekawy artykuł.
    1. +1
      18 lipca 2019 21:31
      Webb nie jest zamiennikiem Hubble'a, ale całkowicie nową maszyną, która będzie działać w zakresie bliskiej podczerwieni, a nie w optyce. I ma inne zadania.
    2. +3
      18 lipca 2019 21:45
      Dobrą wiadomością jest miło przeczytać, gdzie jest napisane, co już zostało zrobione, uruchomione, działa. Bo komunikaty są zaplanowane, będą, będą się odbywać, mają już dość. Bardzo dobrze! Poczekajmy na wyniki. dobry
  2. +1
    18 lipca 2019 19:40
    Dziękuję autorowi za artykuł.
  3. +1
    18 lipca 2019 20:04
    Informacyjny. Dziękuję Ci.
  4. +5
    18 lipca 2019 21:30
    Świetna wiadomość, szkoda, że ​​nie było ich więcej. Ale...
    Poczucie, że artykuł został pospiesznie sklejony przez kompilację z kilku źródeł, cytując dosłownie – jest zbyt wiele powtórzeń tego samego. Potwierdza to sprawdzenie antyplagiat. A bez „błędów” i „swift jacks” nie mógł się obejść. Zanotuję tylko kilka.
    Należy zauważyć, że jest to pierwszy teleskop w historii Rosji (biorąc pod uwagę okres sowiecki) wyposażony w optykę skośną.
    Nie, nie pierwszy. Były one już produkowane w FIAN w latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych.
    Przez co najmniej najbliższe pięć lat obserwatorium Spektr-RG stanie się jedynym na świecie projektem astronomii rentgenowskiej.
    Również nie do końca w porządku. Amerykańskie obserwatorium rentgenowskie „Chaandra” działa do dziś i nie wiadomo, kiedy przestanie działać. To prawda, że ​​„Spectrum” przewyższa „Chandrę” pod każdym względem.
    Jak zauważono w Roskosmosie, fotony rentgenowskie mają bardzo wysoką energię.
    Nie powiedzieliby o tym w Roskosmos - a co my zrobimy?
    Teleskop rentgenowski ART-XC stworzony przez rosyjskich naukowców rozszerza możliwości i zakres energii roboczej zmontowanego w Niemczech teleskopu eROSITA w kierunku wyższych energii (do 30 keV). Zakresy energii dwóch teleskopów rentgenowskich zainstalowanych na pokładzie statku kosmicznego Spektr-RG pokrywają się, co zapewnia sprzętowi naukowemu przewagę pod względem zwiększenia wiarygodności wyników badań i kalibracji sprzętu na orbicie.
    Nie na pewno w ten sposób. Teleskopy nie powielają nawzajem swojej pracy, ale się uzupełniają. Niemiecki ma wyższą rozdzielczość kątową i czułość. Rosjanin ma wyższą rozdzielczość widmową. Zatem jeden z nich jest lepszy jako astrograf, drugi to laboratorium spektralne.
    No cóż, niech ją Bóg błogosławi, niedbałym przedstawieniem materiału. Wiadomość jest dobra, a także fakt, że działają jeszcze dwa urządzenia. A fakt, że poprzedni – Spektr R – dał doskonałe wyniki, budzi nadzieję. Bezchmurne niebo, długa praca. Nie wszystko jest tak złe, jak się wydawało, w naszej astronautyce wciąż jest suchy proszek.
    1. 0
      18 lipca 2019 22:22
      Cytat z astepanova
      Wiadomość jest dobra, a jeszcze dwa urządzenia działają

      Wygląda więc na to, że około sześć miesięcy temu pojawiły się wiadomości o ostrym cięciu funduszy dla reszty Spectra.
    2. +1
      18 lipca 2019 23:07
      Poczucie, że artykuł był pospiesznie niechlujny, kompilując z kilku źródeł, cytując dosłownie - jest zbyt wiele powtórzeń tego samego
      To nie uczucie, to charakterystyczny styl autora.
  5. -2
    18 lipca 2019 22:24
    Ksiądz, który konsekrował „Proton”, musi zostać przedstawiony do nagrody państwowej.
  6. -1
    20 lipca 2019 12:25
    Teraz będziemy mogli szybko monitorować pożary w kraju i na Syberii oraz zagrożenie powodziami i innymi katastrofami. Rozwój użyteczny i niezbędny dla kraju. Życie stanie się lepsze i bezpieczniejsze.
  7. 0
    23 lipca 2019 04:17
    Na tym tle należałoby publikować osiągnięcia i porażki konkurentów, np. o amerykańskich satelitach szpiegowskich, a ich ciemnością jest ciemność na orbicie geostacjonarnej (https://ria.ru/20190723/1556784212.html?utm_source= yxnews&utm_medium=komputer).
    1. 0
      6 października 2019 05:52
      Mimo wszystko dziwnie jest dzielić się niebem, jak później będą udostępniać dane, za darmo lub za pieniądze, jeśli to drugie, to chciałbym zobaczyć cennik obu stron.