Российская космическая обсерватория «Спектр-РГ»
Российская космическая обсерватория «Спектр-РГ»
13 июля 2019 года состоялся успешный пуск ракеты-носителя Протон-М" с разгонным блоком «ДМ-03» и космической астрофизической обсерваторией «Спектр-РГ». В тот же день состоялось отделение космического аппарата от разгонного блока «ДМ-03». 21 октября 2019 года аппарат завершил этап перелёта аппарата в окрестность точки либрации L2 системы «Солнце — Земля».
Время в полёте: 127 дней 2 часа 29 минут
Обзор всего неба космической обсерваторией «Спектр-РГ» станет новым шагом в рентгеновской астрономии, история которой насчитывает более 55 лет. «Спектр-РГ» — российский проект с германским участием по созданию орбитальной обсерватории в окрестности либрационной точки L2 системы «Солнце — Земля» для исследования Вселенной в рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения.
Проект «Спектр-РГ» предполагает создание национальной обсерватории астрофизики высоких энергий, продолжающей последовательность астрофизических спутников «Астрон» и «Гранат», разработанных в НПО Лавочкина. Аппарат строится по модульному принципу, обладает хорошими характеристиками ориентации и стабилизации, что позволяет в течение года наблюдать практически всю небесную сферу.
Проведение астрофизических исследований запланировано в течение 6,5 лет, из которых 4 года — в режиме сканирования звездного неба, а 2,5 года — в режиме точечного наблюдения объектов во Вселенной по заявкам мирового научного сообщества.
Ожидаемые результаты:
Обнаружение около ста тысяч массивных скоплений галактик (фактически всех подобных объектов в наблюдаемой части Вселенной), около 3 млн сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик, сотен тысяч звезд с активными коронами и аккрецирующих белых карликов, десятков тысяч звездообразующих галактик и многих других объектов, в том числе неизвестной природы, а также детальное исследование свойств горячей межзвездной и межгалактической плазмы.
Основные задачи
изучение переменности излучения сверхмассивных черных дыр;
наблюдение источников со слабой рентгеновской светимостью;
исследование гамма-всплесков и их рентгеновских послесвечений;
наблюдение вспышек сверхновых звезд с исследованием их эволюции;
изучение черных дыр и нейтронных звезд;
измерение расстояний и скоростей пульсаров;
одновременное наблюдение в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах;
исследование диффузных объектов, близких галактик как в рентгеновском, так и ультрафиолетовом диапазонах;
локализация жесткого рентгеновского излучения от протяженных объектов;
исследование формы спектра активных галактических ядер.
Научная аппаратура
Космический аппарат «Спектр-РГ» состоит из базового модуля служебных систем на основе многоцелевого служебного модуля «Навигатор», комплекса научной аппаратуры и адаптера.
Обсерватория включает два уникальных рентгеновских зеркальных телескопа: ART-XC и eROSITA, работающих по принципу рентгеновской оптики косого падения.
Основные характеристики:
Масса заправленного аппарата «Спектр-РГ», кг 2712,5
Масса полезной нагрузки, кг 1210
Электрическая мощность, Вт 1805
Частотный диапазон радиолинии Х-диапазон
Скорость передачи научной информации, Кбит/с 512
Срок активного существования, лет 6,5
ТЕЛЕСКОП ART-XC (Россия)
Телескоп ART-XC расширяет рабочий диапазон энергий телескопа eROSITA в сторону более высоких энергий (вплоть до 30 кэВ). Диапазоны энергий этих телескопов перекрываются, что дает преимущество с точки зрения проведения их калибровок и повышения надежности научных результатов.
Он изготовлен Институтом космических исследований Российской Академии наук совместно с Российским Федеральным ядерным центром (г. Саров, Россия).
Научный руководитель — доктор физ.-мат. наук Михаил Павлинский.
Задачи:
составление глубокой «карты» всего неба в диапазоне энергий 5–11 кэВ и карты областей полюсов эклиптики в диапазоне энергий 5–30 кэВ. В этом диапазоне поглощение в межзвездной среде меньше влияет на регистрируемый поток излучения по сравнению с более низкими энергиями. В сочетании с хорошим угловым разрешением телескопа это позволит уверенно регистрировать и локализовывать жесткие рентгеновские источники по всему небу;
получение большой выборки аккрецирующих белых карликов в галактике Млечный Путь, измерение их массы и другие характеристики;
регистрация транзиентных рентгеновских источников, среди которых могут оказаться объекты новых типов.
Основные характеристики:
Энергетический диапазон, кэВ 5-30
Длина одной зеркальной оболочки, мм 580
Угловое разрешение, угл. с 45
Диаметр оболочек, мм 49-145
Полное поле зрения, кв. градусы 0,3
Фокусное расстояние, мм 2700
Масса, кг 350
Материал зеркал никель/кобальт
Энергопотребление, Вт 300
Покрытие зеркал иридий
Число зеркальных модулей 7
Тип детектора DSSD, CdTe
Число зеркальных оболочек в одном модуле 28
Размер детектора, мм 30×30
ТЕЛЕСКОП eROSITA (Германия)
Прибор eROSITA позволит впервые провести обзор всего неба в диапазоне энергий 0.5-10 кэВ с беспрецедентным спектральным и угловым разрешениями.
Головная организация — Институт внеземной физики Общества им. Макса Планка, Германия. Научный руководитель — доктор Петер Предель.
Задачи:
проведение обзора неба в диапазоне энергий 0,3-10 кэВ с беспрецедентным спектральным и угловым разрешениями, что позволит ученым провести новые исследования темной материи и объектов во Вселенной;
обнаружение 3 млн сверхмассивных черных дыр;
исследование горячей межгалактической среды в 50-100 тыс. скоплений и групп галактик, а также горячего газа в филаментах (плотных узких нитях космического вещества, состоящих из пыли и газов) с целью изучения эволюции космической структуры;
детальное изучение физики популяций галактических рентгеновских источников, таких как аккрецирующие белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры в двойных системах, остатки вспышек сверхновых, звезды с активными коронами, протозвезды.
Основные характеристики:
Энергетический диапазон, кэВ 0,3–11
Длина одной зеркальной оболочки, мм 300
Угловое разрешение, угл. с 18
Диаметр оболочек, мм 76–358
Поле зрения, кв. градусы 0,81
Фокусное расстояние, мм 1600
Масса, кг 815
Материал зеркал никель
Энергопотребление, Вт 405
Покрытие зеркал золото
Число зеркальных модулей, шт. 7
Тип детектора Pn-CCD, Si
Число зеркальных оболочек в одном модуле, шт. 54
Размер детектора, мм 28,8×28,8
КОСМИЧЕСКАЯ ПЛАТФОРМА «НАВИГАТОР»
Разработана в качестве базового модуля служебных систем с возможностью адаптации под различные полезные нагрузки и рабочие орбиты.
Платформа «Навигатор» прошла летную квалификацию в составе космического аппарата «Спектр-Р» на высокоэллиптической орбите и космических аппаратов серии «Электро-Л» на геостационарной орбите.
Выведение обсерватории на орбиту
Пуск ракеты-носителя «Протон-М» (изготовитель — ГКНПЦ им. М.В. Хруничева) с разгонным блоком «ДМ-03» (изготовитель — РКК «Энергия») и российской космической обсерваторией «Спектр-РГ» состоялся 13 июля 2019 года в 15:30:57 мск с пусковой установки № 24 площадки № 81 космодрома Байконур.
Через 9 минут 43 секунды после старта состоялось отделение головного блока (разгонный блок + космический аппарат) от третьей ступени ракеты-носителя.
Отделение обсерватории «Спектр-РГ» от разгонного блока «ДМ-03» на целевой орбите произошло через 1 час 59 минут 55 секунд после старта.
Рабочая орбита
Программа полета:
3 месяца после запуска — перелет в окрестность L2, юстировка, калибровка и тестирование телескопов, пробные астрофизические наблюдения;
4 года — проведение обзора всего неба в диапазоне 0,3–11 кэВ;
2,5 года — наблюдения в режиме трехосной стабилизации выбранных источников и участков небесной сферы, в том числе в более жестком энергетическом диапазоне до 30 кэВ.
Гало-орбита вокруг внешней точки Лагранжа L2 системы «Солнце — Земля» — на расстоянии 1,5 млн км от Земли. Период обращения вокруг точки L2 — около 6 месяцев, максимальное удаление от плоскости эклиптики — 400 тыс. км.
Точка L2 удобна для проведения обзоров, вращаясь вокруг оси, которая примерно соответствует направлению на Солнце. Аппарат «Спектр-РГ» сможет провести полный обзор небесной сферы за полгода, при этом Солнце не будет попадать в поля зрения. За 4 года ученые смогут получить данные 8 обзоров всего неба. Но при этом предстоит решить сложную задачу — поддерживать аппарат на орбите, проводя корректирующие маневры.
Наземная поддержка
Для правильного определения расстояния до наблюдаемых рентгеновских источников и их природы необходимы наблюдения в других диапазонах, прежде всего, в оптическом.
С российской стороны наземную поддержку наблюдений обеспечивают следующие телескопы и обсерватории:
Большой телескоп азимутальный — специальная астрофизическая обсерватория РАН, диаметр главного зеркала — 6 м;
Кавказская горная обсерватория — государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова, диаметр главного зеркала — 2,5 м;
Российско-турецкий телескоп РТТ-150 — совместное ведение Казанского федерального университета, ИКИ РАН и Турецкой национальной обсерватории ТUG, диаметр главного зеркала — 1,5 м;
Телескопы АЗТ-33ИК и АЗТ-33ВМ — саянская обсерватория, Институт солнечно-земной физики СО РАН, диаметр главных зеркал — 1,6 м.
С немецкой стороны:
Широкоугольные телескопы в обсерватории Апачи-Пойнт и в обсерватории Лас-Кампанас, работающие по программе Слоановского цифрового обзора всего неба, диаметр — 2,5 м;
Телескоп имени Виктора Бланко с камерой DECam — межамериканская обсерватория Серро-Тололо, Чили, диаметр — 4 м;
Астрономический обзорный телескоп видимого и инфракрасного спектра — собственность Европейской южной обсерватории, расположен в Паранальской обсерватории, Чили, диаметр — 4,1 м;
Телескоп в обсерватории Ла-Силья, с детектором GROND, проводящим съемку одновременно в оптическом и ближнем инфракрасном диапазоне, диаметр — 2,2 м.
Головные организации:
с российской стороны по научной полезной нагрузке: ИКИ РАН;
с российской стороны по наземному и космическому комплексу «Спектр-РГ» (за исключением научной полезной нагрузки): АО «НПО Лавочкина»
с германской стороны по телескопу eROSITA: MPE
Научный руководитель миссии (Россия): академик Рашид Алиевич Сюняев
Научный руководитель по телескопу eROSITA (Германия): доктор Петер Предель
Мультимедиа PDF БУКЛЕТ: Русская версия English version
WWW ВИДЕО: подготовка ракеты-носителя и космического аппарата
