Российская космическая обсерватория


В рамках российской программы развития космической науки, испытывающей серьезные финансовые затруднения, в этом месяце должна быть одержана редкая победа. С космодрома на территории Казахстана 21 июня будет запущен научный космический аппарат «Спектр-Рентген-Гамма» («Спектр-РГ»), космическая обсерватория для создания карты видимой Вселенной, на которой будут отмечены порядка 100 тысяч крупных скоплений галактик. Скопления, содержащие до тысячи галактик и имеющие массу, равную одному миллиону миллиардов Солнц, являются крупнейшими структурами, связанными гравитацией во Вселенной. Их изучение должно пролить свет на эволюцию Вселенной и природу темной энергии, которая ускоряет ее расширение.

Проект «Спектр-РГ», впервые предложенный более 30 лет назад в рамках советского плана создания серии амбициозных «крупных обсерваторий» по аналогии с космическим телескопом «Хаббл» (Hubble) НАСА, «стал жертвой» сокращения расходов в постсоветской России, находившейся в сложном финансовом положении.


в начале прошлого десятилетия проект был возрожден. В рамках нового проекта стоимостью около 500 миллионов евро на космической платформе будут установлены два рентгеновских телескопа производства Германии и России. Обсерватория будет выполнять новую миссию: не просто обзор небесной сферы в поисках интересных источников рентгеновского излучения, таких как сверхмассивные черные дыры, которые поглощают попадающую в них материю, но и составление карты с нанесением на нее достаточного количества скоплений галактик, чтобы узнать причину существования Вселенной. Из-за появления новых задач запуск обсерватории неоднократно откладывался. «Было много успехов и неудач, — говорит Петер Предель (Peter Predehl), руководитель команды из немецкого Института внеземной физики Общества Макса Планка (MPE) в Гархинге, в котором был создан один из двух телескопов спутника. — Каждый раз, когда мы думали, что трудности остались позади, появлялись новые».

Проект «Спектр-РГ» появился в конце 1980-х. Гласность вдохновляла советских исследователей на сотрудничество с западными коллегами, и изучение SN 1987A, ближайшей в наше время сверхновой звезды, продемонстрировало возможности рентгеновских лучей в наблюдении этих мощных явлений.
учный руководитель проекта Рашид Суняев из московского Института космических исследований (ИКИ) предложил создать обсерваторию с рентгеновским телескопом на орбите над атмосферой Земли, которая блокирует рентгеновские лучи. Вскоре в 6-тонной обсерватории было установлено пять телескопов, и в ее создании участвовали 20 институтов из 12 стран, включая США. Но после распада СССР «Роскосмос» всячески старался сохранить свою космическую станцию «Мир» и внести вклад в расширение международной космической станции (МКС). «Нам сказали, что этот космический корабль слишком велик для России, слишком амбициозен, — говорит Суняев, теперь являющийся директором Института астрофизики общества Макса Планка в Гархинге. — Он попросту ушел в небытие».

Возрождение проекта началось в 2003 году с планов создания небольшой обсерватории с построенным в Великобритании рентгеновским монитором и рентгеновским обзорным телескопом MPE под названием ROSITA, которая была предназначена для МКС, но ее запуск был отменен из-за катастрофы космического челнока «Челленджер» (Challenger). Новым импульсом стала космология. Изучение далеких сверхновых звезд в 1990-е годы показало, что расширение Вселенной ускоряется.
еные хотели подробнее узнать о темной энергии, таинственной силе, которая его вызывает, и о том, изменяется ли она в пространстве или во времени. Одними из лучших индикаторов являются кластеры галактик, говорит астроном и специалист по рентгеновскому излучению Эндрю Фабиан (Andrew Fabian) из Института астрономии (IoA) в Кембридже (Великобритания). «Кластеры являются самыми массивными объектами во Вселенной, кульминационной точкой в процессе образования галактик, и они очень хорошо поддаются космологическому моделированию».

Они лучше всего видны в рентгеновских лучах, потому что пространство между галактиками заполнено газом, который нагревается до миллионов градусов, когда галактики сталкиваются друг с другом, образуя скопление. По словам Эсры Булбул (Esra Bulbul) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже, штат Массачусетс, которая недавно присоединилась к команде MPE, «Спектр-РГ» «будет изучать эволюцию структуры Вселенной».

Задача состояла в том, чтобы расширить возможности существующего телескопа ROSITA, который позволял «собрать» только до 10 тысяч скоплений галактик. В результате переговоров появился проект создания новой версии телескопа с «расширенными возможностями», eROSITA, стоимостью 90 миллионов евро, которые выделили MPE и германский центр авиации и космонавтики DLR. Это — система из семи одинаковых телескопов с эффективной собирающей поверхностью, чувствительность которой в пять раз превышает первоначальный прибор. Россия и Германия подписали соглашение в 2007 году, в соответствии с которым запуск был предварительно назначен на 2012 год.


Но в ходе работы над проектом возникали проблемы. На британский телескоп не было выделено финансирование, и его заменили российским телескопом ART-XC, который будет дополнять телескоп eROSITA и обнаруживать более редкие рентгеновские лучи в более жестком диапазоне энергий. Хотя собрать более жесткие фотоны сложнее, они позволяют с большей эффективностью наблюдать сверхмассивные черные дыры в галактических центрах, поскольку они пронизывают окутывающие их облака газа и пыли.

Изготовление зеркал для телескопа eROSITA также оказалось более сложной задачей, чем ожидалось. Поскольку рентгеновские лучи проникают в обычное плоское зеркало телескопа, для их фокусировки необходимы цилиндрические зеркала, которые собирают рентгеновские фотоны в скользящих под небольшим углом отражениях от внутренних поверхностей. В каждом из семи зеркальных модулей телескопа eROSITA установлены по 54 вложенных друг в друга позолоченных цилиндрических зеркала. Чтобы фокусировать фотоны, они по форме должны точно соответствовать друг другу. Их изготовление оказалось настолько сложным, что команде MPE в процессе работы пришлось уволить своего главного подрядчика. «Это чуть не привело к провалу», — говорит Предель.


Решение разместить телескоп в спокойной, уравновешенной гравитацией точке за Луной, вне области действия магнитного поля Земли, означало, что электроника должна быть защищена от солнечной радиации. Из-за несовместимости немецких и российских электронных приборов запуск пришлось отложить. Причиной задержки запуска стали и проблемы с системой связи космического аппарата и изменения в ракете-носителе.

Теперь, когда обсерватория «Спектр-РГ» наконец готова, на нее возлагают большие надежды. «Это будет революция с точки зрения чисел, — говорит астроном IoA Джордж Лэнсбери (George Lansbury), имея в виду перевод исследования рентгеновских излучений в «режим больших данных».

Реализация проекта также может стать редкой удачей в российской программе создания крупных обсерваторий. Ранее на орбиту была выведена только одна из них: в 2011 году была запущена обсерватория «Радиоастрон» с радиотелескопом на космическом аппарате «Спектр-Р», которая не оправдала ожиданий, и возродить которую было невозможно после сбоя в начале этого года.

Не исключено, что астрономам предстоит долго ждать появления последующих модификаций космической обсерватории «Спектр-РГ»: обсерватории с УФ-телескопом «Спектр-УФ» и обсерватории с радиотелескопом миллиметрового диапазона длин волн «Спектр-М».
процессе создания телескопа «Спектр-УФ» были времена, близкие к провалу проекта, — последний раз это случилось в 2014 году, когда из-за аннексии Россией украинского полуострова Крым крупные украинские партнеры отказались от участия в проекте. Теперь запуск обсерватории запланирован на 2025 год, но, по словам Суняева, из проекта вышли некоторые партнеры, включая немецкую команду, которая должна была предоставить спектрограф. Проект по созданию телескопа «Спектр-М», запуск которого был следующим на очереди, пока в полном объеме не финансируется, говорит он. А тем временем те научные задачи, для которых предназначаются российские космические обсерватории, возможно, «перехватят» альтернативные телескопы, запущенные другими странами.

«Россия делает все возможное в рамках имеющегося бюджета», — говорит Михаил Павлинский, руководитель проекта «Спектр-РГ» из ИКИ. Он отмечает, что «Роскосмос» с его скудным бюджетом в размере 20,5 миллиарда долларов, рассчитанным на 10 лет, вынужден решать многочисленные задачи. Россия строит спускаемый аппарат и посадочную платформу для европейского марсохода ExoMars, который должен быть запущен в следующем году, и, как и другие страны, надеется в 2021 году вновь начать полеты на Луну, запустив посадочную станцию «Луна-25». По словам Павлинского, для российских астрофизиков: «Это означает медленное достижение успехов».

Источник: inosmi.ru

"Спектр-РГ"


"Спектр-РГ" – совместный российско-германский проект. Это второй аппарат из линейки "Спектров", который занял место "Спектра-Р" (его миссия была официально завершена в конце мая прошлого года) в статусе единственного российского научно-космического проекта. Обсерватория "Спектр-РГ" должна проработать в космосе не менее 6,5 лет.

Цель работы обсерватории – сканировать небо в широком энергетическом диапазоне с высокой чувствительностью и угловым разрешением. Аппарат включает в себя два уникальных рентгеновских зеркальных телескопа: ART-XC (Россия) и eROSITA (Германия), которые работают по принципу рентгеновской оптики косого падения. 

Обсерватория была запущена на ракете-носителе "Протон-М" с космодрома Байконур 13 июля. 24 июля "Спектр-РГ" передал на Землю первые научные данные и первый рентгеновский снимок.

Источник: tass.ru


13 июля 2019 года с космодрома Байконур состоялся знаковый для отечественной космонавтики запуск. Бороздить бескрайние просторы космоса отправилась уникальная орбитальная обсерватория «Спектр-РГ», её полет продолжается уже практически пять суток. В космос уникальный телескоп вывела российская тяжелая ракета-носитель «Протон-М» с разгонным блоком ДМ-03. Спустя два часа после запуска состоялось успешное отделение орбитальной обсерватории «Спектор-РГ» от разгонного блока. Ожидается, что новый рентгеновский телескоп займет окрестности точки Лагранжа L2 приблизительно через 100 суток полета, после чего сможет приступить к наблюдениям за Вселенной.

Стоит отметить, что «Спектр-РГ» является уже вторым научным аппаратом серии «Спектр». Первый российский космический аппарат «Спектр-Р» (Радиоастрон) был успешно выведен на орбиту 18 июля 2011 года, его жизненный цикл завершился в январе 2019 года. Третий и четвертый космические аппараты серии «Спектр» находятся в настоящее время в стадии разработки.
о новые космические телескопы «Спектр-УФ» (Ультрафиолет) и «Спектр-М» (Миллиметрон), работа над которыми ведется Роскосмосом в тесном сотрудничестве с другими государствами. Запуск двух этих телескопов состоится не ранее 2025 года, при этом международное научное сообщество связывает с ними большие надежды, так как оба проекта являются уникальными, открывающими новые возможности по изучения космоса. Ожидается, что аппараты помогут ответить на многие вопросы астрофизики и космологии.

Проект «Спектр-РГ»

От задумки до реализации проекта прошло больше 30 лет. Концепция нового космического аппарата научного назначения была разработана еще в 1987 году. Над созданием астрофизической обсерватории совместно работали представители Советского Союза, ГДР, Финляндии, Италии и Великобритании. Проектированием аппарата занялись в 1988 году. Этот процесс был поручен инженерам НПО имени С. А. Лавочкина, координацией работ по проекту занимался Институт космических исследований Академии наук СССР.

Последовавший развал СССР, проблемы в промышленности и экономике конца 1980-х начала 1990-х годов и хроническое недофинансирование работ серьезно отсрочили подготовку обсерватории «Спектр-РГ». Проект затягивался, когда появлялось финансирование, появлялись новые сложности. За это время начинка и состав оборудования аппарата полностью обновились несколько раз, технологии, как известно, не стоят на месте. Менялся и состав участников проекта, в конечном итоге кроме России в проекте осталась Германия.
глашение между Федеральным космическим агентством в лице Роскосмоса и Германским аэрокосмическим центром (DLR) было подписано в 2009 году в рамках международного авиационно-космического салона МАКС-2009. Менялся и состав решаемых аппаратом научных задач, так как часть из них уже не интересовала исследователей. В результате конечный облик космического аппарата в том виде, в котором он был выведен в космос, сформировался только несколько лет назад, процесс его согласования тоже занял какое-то время. При этом с трудностями в процессе производства аппарата сталкивались и наши немецкие партнеры.

В реализованном виде новая орбитальная астрофизическая обсерватория «Спектр-РГ» («Спектр-Ренгтен-Гамма») предназначена для составления полной карты Вселенной в рентгеновском диапазоне спектра. Стоит отметить, что это первый в отечественной истории телескоп (с учетом советского периода), оснащенный оптикой косого падения. Как минимум на ближайшие пять лет обсерватория «Спектр-РГ» станет единственным проектом рентгеновской астрономии в мире. Как отмечают в Роскосмосе, обзор всего неба современной орбитальной обсерваторией «Спектр-РГ» станет новым шагом в рентгеновской астрономии, которая начала активно развиваться еще 55 лет назад.

Роли в проекте «Спектр-РГ» делятся следующим образом. Спутник (платформа Навигатор) – российская разработка, запуск с Байконура – российский (ракета Протон-М), основной телескоп – немецкий eROSITA, дополнительный, сопутствующий – российский ART-XC. Оба зеркальных телескопа, работающих по принципу рентгеновской оптики косого падения, являются уникальными разработками, которые призваны дополнять друг друга, обеспечив обсерватории возможность полного обзора звездного неба с рекордной, никогда ранее не применяемой чувствительностью.

Орбитальная обсерватория «Спектр-РГ»

Уникальный рентгеновский телескоп, выведенный в космос 13 июля, состоит из нескольких основных блоков. В состав орбитальной обсерватории «Спектр-РГ» входит базовый модуль служебных систем, за разработку которого отвечали инженеры российского НПО им. Лавочкина. Данный модуль был разработан ими на базе многоцелевого служебного модуля «Навигатор», который ранее уже успешно показал себя в ряде космических программ. Помимо базового модуля в состав орбитальной обсерватории входит комплекс аппаратуры научного назначения, основу комплекса составляют два рентгеновских телескопа. По информации официального сайта компании Роскосмос, общая масса заправленного космического аппарата «Спектр-РГ» составляет 2712,5 кг, масса полезной нагрузки – 1210 кг, электрическая мощность обсерватории – 1805 Вт, скорость передачи данных (научной информации) – 512 Кбит/с, срок активной научной работы – 6,5 лет.

Главным оборудованием орбитальной обсерватории, которая сейчас держит путь к точке L2 Лагранжа, являются уникальные рентгеновские зеркальные телескопы созданные конструкторами Германии и России. Оба телескопа работают по принципу рентгеновской оптики косого падения. Как отмечают в Роскосмосе, рентгеновские фотоны обладают очень большой энергией. Для того чтобы отразиться от зеркальной поверхности, фотоны должны попасть на нее под очень небольшим углом. По этой причине рентгеновские зеркала, используемые в телескопах орбитальной обсерватории «Спектр-РГ», специально изготавливаются вытянутыми, а чтобы повысить количество зарегистрированных фотонов, зеркала вкладывают друг в друга, получая систему, состоящую из нескольких оболочек. Сообщается, что и немецкий, и российский рентгеновские телескопы состоят из семи модулей с рентгеновскими детекторами.

За создание и производство российского рентгеновского телескопа, который получил обозначение ART-XC, отвечали инженеры Института космических исследований РАН, работавшие в тесном сотрудничестве с Российским Федеральным ядерным центром, расположенным в Сарове. Созданный российскими учеными рентгеновский телескоп ART-XC расширяет возможности и рабочий диапазон энергий телескопа eROSITA германской сборки в сторону более высоких энергий (до 30 кэВ). Диапазоны энергий двух рентгеновских телескопов, установленных на борту космического аппарата «Спектр-РГ», перекрываются, что обеспечивает научному оборудованию преимущество с точки зрения повышения надежности результатов исследований и проведения калибровок оборудования на орбите.

За создание и производство немецкого рентгеновского телескопа, названного eROSITA, отвечали инженеры института внеземной физики Общества имени Макса Планка. Как отмечают на официальном сайте Роскосмоса, созданный в Германии научный прибор позволит впервые в истории провести обзор всего звездного неба в диапазоне энергий от 0,5 до 10 кэВ. При этом специалисты отмечают, что произведенный в Германии телескоп более «глазастый», его полное поле зрения и угловое разрешение выше, чем у российского телескопа ART-XC. Одновременно с этим eROSITA уступает российскому телескопу по энергетическому диапазону. Именно поэтому два рентгеновских телескопа на борту космического аппарата «Спектр-РГ» дополняют друг друга и отвечают за решение различных задач.

Программа полета и научное значение

Программа научных исследований предполагает, что новый космический аппарат «Спектр-РГ» будет использоваться для проведения различных астрофизических наблюдений на протяжении 6,5 лет и поможет ученым ответить на многие вопросы из области астрофизики и космологии. Четыре года обсерватория проработает в режиме сканирования звездного неба, оставшиеся 2,5 года – в режиме точечного наблюдения различных космических объектов в режиме трехосной стабилизации на основе поступающих заявок от мирового научного сообщества. Предполагается наблюдение как за отдельными заинтересовавшими ученых космическими объектами, так и за выбранными участками небесной сферы. В том числе в жестком энергетическом рентгеновском диапазоне до 30 кэВ, благодаря российскому рентгеновскому телескопу. Еще примерно 100 дней (около трех месяцев) займет полет космического телескопа от Земли до точки Лагранжа L2 и проведение первых пробных наблюдений за небесными телами.

Космический аппарат не случайно выводится на орбиту в точку L2 на удалении от Земли примерно в 1,5 миллиона километров. Эта точка считается наиболее подходящей для проведения обзоров за всем небом. Как отмечают специалисты, вращаясь вокруг своей оси (примерно соответствует направлению на Солнце) космическая обсерватория сможет осуществить полный обзор небесной сферы за шесть месяцев, при этом Солнце не будет оказываться в поле её зрения. За четыре года работы научный аппарат сможет выполнить сразу 8 обзоров всего неба, что позволит ученым получить массу новой астрофизической информации. Одновременно с этим за счет корректирующих маневров придется решать и достаточно сложную задачу, которая заключается в поддержании космического аппарата на орбите в заданной точке.

Известно, что все данные с российского телескопа ART-XC будут полностью принадлежать России, а данные с телескопа eROSITA делятся пополам между Россией и Германией. Как бы это смешно не звучало, было принято решение разделить небо на две части. Все данные по одной половине неба за 4 года исследований, когда телескоп будет заниматься сканированием Вселенной, будут принадлежать России, а по другой половине неба – Германии. В дальнейшем уже сами страны будут решать между собой, как им распоряжаться полученными данными, как делиться информацией с другими странами и в каком объеме.

Основная миссия аппарата «Спектр-РГ» заключается в составлении подробной «карты» Вселенной в рентгеновском спектре с ядрами активных галактик и крупными скоплениями галактик. Ученые надеются, что за 6,5 лет активной научной работы обсерватории она поможет человечеству открыть сотни тысяч звезд с активными коронами, десятки тысяч звездообразующих галактик и примерно три миллиона сверхмассивных черных дыр, а также огромное количество других объектов, существенно расширив наши знания о Вселенной, поможет лучше разобраться в процессах её эволюции. Также предполагается, что новый космический аппарат поможет в проведении исследований свойств горячей межзвездной плазмы. Работа обсерватории представляет огромный интерес для всей международной науки. По сути, новый космический аппарат позволяет получить данные обо всех известных науке астрономических объектах.

Широкомасштабная карта нашей Вселенной, которой еще не имели ученые, – это сродни путешествию во времени, которое поможет ответить на большое количество вопросов. Одним из самых главных, на который человечеству поможет ответить телескоп «Спектр-РГ», является вопрос о том, как проходила эволюция скоплений галактик за все время существования нашей Вселенной.

Источник: topwar.ru

Институт космических исследований (ИКИ) РАН объявил о готовности карты всего неба, созданной установленным на космической лаборатории «Спектр-РГ» российским телескопом ART-XC. Получившийся рисунок со всеми событиями в диапазоне энергий 4−12 кэВ, зафиксированными с 8 декабря 2019 года по 10 июня 2020 года, специалисты называют уникальным.

Угловое разрешение новый карты обзора составляет менее одной угловой минуты, поскольку карта всего небо в схожей чёткости, созданная 30 лет назад немецкой обсерваторией ROSAT, до этого существовала только в мягком рентгеновском диапазоне (на энергиях ниже 2 кэВ). До карты ART-XC в жёстких рентгеновских лучах были только карты с более худшим угловым разрешением около градуса дуги.

«Это стало возможным не только благодаря стратегии сканирующих наблюдений, реализованной на обсерватории СРГ, но и тому, что прибор ART-XC — первый широкоугольный (поле его зрения составляет 36 угловых минут) зеркальный телескоп, работающий в жестком рентгеновском диапазоне», — заместитель директора ИКИ РАН по проекту «Спектр-РГ», заместитель научного руководителя проекта «Спектр-РГ» Михаил Павлинский.

Напомним, космическая лаборатория «Спектр-РГ» была запущена 13 июля 2019 года с космодрома Байконур. Его разработкой совместно занималось российское НПО имени Лавочкина и немецкое «Общество Макса Планка». На спутнике установлено два основных инструмента, телескопы eROSITA и ART-XC. Первый создан германской стороной, а второй — отечественного производства. Они отличаются диапазоном энергий воспринимаемого излучения: у российского прибора он больше, но при этом и порог чувствительности выше. «Спектр-РГ» — первая российская обсерватория, которая действует в окрестности точки Лагранжа L2 на расстоянии около полутора миллионов километров от Земли.

Источник: www.popmech.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.