Уникальный аппарат возвращает России научное лидерство в космосе

Запущенная в субботу российская рентгеновская обсерватория «Спектр-РГ» шла к своему запуску больше тридцати лет. По многим параметрам этот аппарат либо первый, либо вообще уникальный. В случае успешного выведения в заданную точку телескоп подарит исследователям такие возможности исследования Вселенной, о которых ученые еще недавно могли только мечтать.

Начнём с простого вопроса – а зачем человечеству нужен рентгеновский телескоп, причём именно такой, как «Спектр-РГ»? Ведь большинство из читателей встречались с рентгеном только на регулярных походах за флюорографией лёгких. Немногие знающие специфику современных исследований космоса даже вспомнят, что ещё в 1999 году на геоцентрическую орбиту был запущен рентгеновский телескоп «Чандра», который работает там и поныне.

Всё дело в том, что рентгеновский диапазон очень интересен именно из-за того же эффекта, из-за которого врачи регулярно отправляют вас на флюорографию. Рентгеновское излучение – очень коротковолновое и может буквально «протискиваться» между атомами, проникая даже через достаточно плотную материю – ваше тело. Подобный эффект присутствует и в дальнем космосе. Там, где видимый свет или даже ультрафиолет блокируется громадными облаками межзвёздной пыли и газа, рентгеновские лучи свободно проходят, донося до нас информацию о самых далёких галактиках.

Отсюда, кстати, проистекает и принципиальная разница между «ветераном» рентгеновского фронта «Чандрой» и российским «Спектром-РГ»: новый аппарат работает в самом жёстком рентгене (с энергией до 30 кэВ), в то время как «Чандра» и более новый европейский аппарат XMM-Newton работают с мягкими рентгеновскими лучами, имеющими энергию до 10 кэВ. Такой рабочий диапазон позволит «Спектру-РГ» заглянуть туда, куда «Чандра» и XMM-Newton просто «не достают»: чем жёстче рентген – тем более затенённые пылью и газом объекты может зарегистрировать телескоп.

Кстати, работа в таком жёстком рентгене задаёт и ещё одно требование – в отличие от американского и европейского телескопов, «Спектр-РГ» должен разместиться в уникальном месте гравитационной системы «Земля – Солнце», а именно в точке Лагранжа L2. Точки Лагранжа – это точки естественного гравитационного равновесия, в которых притяжение Земли и Солнца особым способом уравновешивается, после чего попавший в эту область предмет сохраняет своё положение относительно Земли и Солнца.

Точка L2 расположена «за» нашей Землёй, дальше от Солнца, и её существование не совсем очевидно – ведь по обычной логике в этом случае и Земля и Солнце «тянут» аппарат в одну сторону. Однако на деле ситуация сложнее – по законам небесной механики, располагаясь чуть дальше от Солнца на гелиоцентрической орбите, любое тело должно было бы обращаться чуть медленнее Земли (именно поэтому, например, год на Марсе составляет 687 дней, а на Меркурии – всего 88 дней). Однако Земля не даёт телу в точке L2 замедлиться – и увлекает его за собой по орбите, обеспечивая всё тот же период обращения вокруг Солнца за 365 дней.

Расположенная почти в 1,5 млн километров от Земли (в пять раз удалённее, чем наша Луна), точка Лагранжа L2 очень удобна для космических телескопов – в ней угловые размеры Солнца и Земли почти совпадают, и наша планета организует там постоянную тень, которая блокирует любое излучение, в том числе и самый жёсткий рентген. Поэтому более удобного места для нового телескопа просто не было. В точке L2 для него самой природой было создано «самое тёмное небо» в окрестностях Земли, на котором нет самого яркого рентгеновского объекта на земном небе – нашего собственного Солнца.

До самого начала времён – через косое падение

Жёсткий рентген, который излучают все звёзды, интересен сам по себе – поскольку позволяет увидеть те из них, которые в других диапазонах, например, в видимом свете, закрыты от нас теми же облаками межзвёздной пыли и газа. Однако основная «небесная охота», которую проведёт «Спектр-РГ», касается совсем других объектов – чёрных дыр, активных ядер молодых галактик и квазаров, удалённых квазизвёздных объектов. Все эти загадочные небесные артефакты можно увидеть во всей красе только в рентгеновском свете – либо из-за их удалённости, что верно для квазаров или ядер активных галактик, либо же из-за того, что они практически не излучают в видимом диапазоне, как это делают чёрные дыры.

По сути дела, от таких объектов до нас доходит самый коротковолновый, жёсткий рентген – только он может «убежать» от чёрной дыры за счёт нескольких эффектов от падающей на неё массы, либо же только он может «пробиться» через миллионы и миллиарды световых лет от квазаров и ядер активных галактик, «просветив насквозь», как на флюорограмме, это безумное расстояние.

Однако такой рентген очень трудно использовать в телескопе – через обычные линзы или зеркала такое сверхжёсткое излучение тоже пройдёт насквозь, даже не заметив их на своём пути. Что же делать?

Для такого излучения была придумана очень оригинальная схема телескопа: вместо линз или параболических зеркал, которые используются в оптических или ультрафиолетовых телескопах, в «Спектре-РГ» была применена схема с косым падением рентгеновских лучей на систему плоских зеркал. Проще всего представить такую схему, как аналог детской игры в «жабки», когда плоский камешек надо запустить максимально параллельно водной глади, чтобы он не упал вниз, а несколько раз отскочил от водной поверхности. В случае рентгеновского телескопа «камушек» – это квант рентгеновского излучения, а «водная гладь» – плоское зеркало телескопа. Если квант летит очень близко к плоскости самого зеркала, то атомы на его пути оказываются практически непроходимым «частоколом», который в итоге отражает такой квант в точку фокуса телескопа.

Учитывая тот факт, что рентген «видит» за счёт своей малой длины волны даже отдельные атомы, требования к полировке поверхностей таких зеркал были просто запредельными – необходимо было выдерживать допуск в пределе единиц нанометров. Для сравнения, современные полупроводниковые технологии работают с процессами, минимум на порядок более грубыми.

Такая работа в России была проведена впервые, а столь тонкие допуски по поверхности зеркал получены впервые в мире.

Показательно, что на «Спектре-РГ» стоят два рентгеновских телескопа – российский ART-XC, созданный Институтом космических исследований РАН и РФЯЦ-ВНИИЭФ, и немецкий eROSITA, изготовленный немецким институтом Макса Планка. Для немецкого телескопа такой полировки зеркал достичь не удалось – в итоге было решено использовать его для более мягкого, длинноволнового рентгена, с энергиями 0,3-10 кэВ. А вот российский ART-XC будет работать в диапазоне, где до него никто не видел нашу Вселенную – за счёт качества исполнения телескопа ему будут доступны энергии от 6 до 30 кэВ.

Впрочем, в таком «разделении труда» есть своя польза – немецкий телескоп более «широкоугольный», его поле зрения составляет 1°, а угловое разрешение – 15″ дуги. А вот его российский собрат смотрит на более узкий участок, всего в 0,3°, с меньшим угловым разрешением – лишь 45″ дуги, его картинка более «зернистая» из-за трудностей в работе с жёстким рентгеном. А вот вместе оба телескопа позволят создать картину рентгеновского неба, которая была до этого недоступна старым рентгеновским телескопам.

В добрый путь!

До точки Лагранжа L2 телескопу «Спектр-РГ» предстоит долгий путь – туда он прибудет только через 100 дней. После этого всей команде исследователей предстоит ещё один момент волнений – аппарат должен снова включить свои двигатели и «зависнуть» в точке Лагранжа. После этого должны открыться защитные крышки обоих телескопов, которые предохраняют их от любых воздействий даже сейчас, когда телескопы летят в открытом космосе. И сразу за этим моментом стартует напряжённая работа телескопа – равновесие в точке L2 неустойчивое, и аппарату надо будет постоянно тратить драгоценное топливо для того, чтобы его сохранять.

Номинальный срок работы «Спектра-РГ» должен составить около 7,5 лет.

За первые пять лет телескопы «Спектра-РГ» должны сделать восемь полных обзоров всего неба и построить на их основе восемь последовательных карт всего неба в рентгеновских лучах. Это позволит найти на них изменяющиеся объекты, которые как раз и будут самыми интересными для дальнейшего изучения – ведь нас интересуют именно изменения в нашей Вселенной. После этого на протяжении последних двух лет работы «Спектр-РГ» должен пронаблюдать всё то, что он сам найдёт на общих картах – в такое исследование должен попасть точечный обзор отдельных активных галактик и наиболее интересных чёрных дыр. Так что ждите вскорости настоящих снимков окрестностей чёрных дыр, сделанных с помощью телескопов, а не компьютерным моделированием.

Ну а нашу страну поздравим с успешным возвращением на самый передний край исследований самого дальнего космоса!

Наблюдение KA Спектр-РГ и разгонного блока ДМ-03 с Земли

Первое прохождение космического аппарата (КА) Спектр-РГ над территорией России с 21:18 до 02:40 МСК наблюдал заведующий обсерваторией Кубанского Государственного университета (КубГУ), руководитель центра астрономии и космонавтики КО РГО (Русского географического общества) Александр Иванов (https://vk.com/id253483691), с помощью телескопа МАК 254 мм/1200 мм, установленного в обсерватории  КубГУ. На видео показано прохождение разгонного блока ДМ-03 и  космического аппарата Спектр-РГ, движение проходило по созвездию Лисички, густонасёленному участку Млечного пути:

Усредненное изображение разгонного блока и КА Спектр-РГ 13 июля 2019 с 21:18 до 02:40 МСК:

 

 

 

Роскосмос: «Спектр-РГ» выведен на орбиту

Со стартовой площадки № 81 космодрома Байконур 13 июля 2019 года в 15:30:57 мск состоялся успешный пуск ракеты-носителя Протон-М» с разгонным блоком «ДМ-03» и космической астрофизической обсерваторией «Спектр-РГ». Пуск и полет прошли без замечаний. Это был второй пуск ракеты-носителя данного типа в 2019 году. 

Спустя два часа, в 17:30 мск, состоялось отделение космического аппарата от разгонного блока «ДМ-03» и орбитальная обсерватория начала свой 100-дневный полёт в окрестность либрационной точки L2 системы Солнце – Земля, где она будет исследовать Вселенную в рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения. Все системы работают штатно. Зафиксировано раскрытие солнечных батарей и теплового экрана. Космический аппарат взят на сопровождение.

В течение перелёта запланированы следующие операции: проверка служебных систем, юстировка, калибровка и тестирование телескопов, пробные астрофизические наблюдения. Проведение 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.

Ожидается, что в ходе обзора неба «Спектр-РГ» обнаружит около 100 000 скоплений галактик в наблюдаемой части Вселенной, порядка 3 миллионов аккрецирующих сверхмассивных черных дыр, сотни тысяч звезд с активными коронами и аккрецирующих белых карликов, десятки тысяч звездообразующих галактик и многие другие объекты, в том числе неизвестной природы. Эти данные исключительно важны для понимания того, как распределена материя во Вселенной, какую роль в её развитии играла темная энергия и как в ней появлялись и росли сверхмассивные чёрные дыры.

Космический аппарат «Спектр-РГ» создан с участием Германии в рамках Федеральной космической программы России по заказу Российской Академии наук. Обсерватория оснащена двумя уникальными рентгеновскими зеркальными телескопами: ART-XC (ИКИ РАН, Россия) и eROSITA (MPE, Германия), работающими по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор» (НПО Лавочкина, Россия), адаптированной под задачи проекта.

Научный руководитель миссии: академик Рашид Алиевич Сюняев; научный руководитель по телескопу ART-XC (Россия): доктор физ.-мат. наук Михаил Павлинский; научный руководитель по телескопу eROSITA (Германия): доктор Петер Предель.

Ракета-носитель тяжелого класса «Протон» разработана и серийно изготовливается Государственным космическим научно-производственным центром имени М. В. Хруничева».

С учетом запуска обсерватории «Спектр-РГ», с начала эксплуатации ракеты-носителя «Протон» (1965 г.), осуществлено 419 ее пусков в разных конфигурациях с использованием различных разгонных блоков. Из них в 106-ти запусках применялась ее модернизированная версия — «Протон-М».

Оригинал статьи на сайте ГК «Роскосмос»

Запуск обсерватории «Спектр-РГ» состоится 13 июля 2019 года в 15:30:57 мск

Госкомиссия подтвердила готовность ракеты «Протон-М» к пуску

Государственная комиссия, заседание которой состоялось 13 июля 2019 года на космодроме Байконур, приняла решение о готовности ракеты космического назначения «Протон-М» в составе разгонного блока «ДМ-03» и обсерватории «Спектр-РГ» к заправке компонентами топлива и пуску, запланированному в 15:30:57 мск 13 июля.

Все пользователи смогут следить за подготовкой ракеты-носителя «Протон-М» к пуску и её стартом в режиме реального времени в разделе «Онлайн трансляции». Начало в 14:30 мск 13 июля.

«Спектр-РГ» — российский проект с немецким участием, нацеленный на создание орбитальной астрофизической обсерватории для изучения Вселенной в рентгеновском диапазоне длин волн. Основная цель проекта — построить карту всего неба, на которой будут отмечены все крупнейшие скопления галактик (около ста тысяч), а также зарегистрировать около трёх миллионов сверхмассивных чёрных дыр.

Оригинал статьи на сайте ГК «Роскосмос»

Запуск обсерватории «Спектр-РГ» перенесен на 13 июля 2019 года

Государственная комиссия по проведению летных испытаний космических комплексов социально-экономического, научного и коммерческого назначения сегодня, 12 июля 2019 года, в 04:00 мск на своём заседании на космодроме Байконур приняла решение о переходе на резервную дату (13 июля 2019 года) пуска ракеты космического назначения «Протон-М» с орбитальной обсерваторией «Спектр-РГ» в связи с необходимостью получения экспериментального подтверждения от специалистов московского завода-изготовителя РН «Протон-М» технического решения по устранению выявленного на космодроме Байконур замечания к одной из систем ракеты-носителя.

Окончательное решение о возможности пуска будет принято завтра утром по итогам доклада технического руководства членам Государственной комиссии.

Оригинал статьи: ГК «Роскосмос»

Роскосмос: О пуске ракеты-носителя «Протон-М»

Работы по предстартовой подготовке к пуску ракеты космического назначения «Протон-М» в составе разгонного блока «ДМ-03» и космического аппарата «Спектр-РГ» и устранению выявленных отклонений в ракете-носителе продолжатся до заседания Государственной комиссии, которая состоится утром 12 июля 2019 года и примет окончательное решение о запуске или переносе на резервную дату.

Оригинал статьи на сайте ГК «Роскосмос»

Роскосмос: Предпусковые испытания на Байконуре

Представители Госкорпорации «Роскосмос» и специалисты ракетно-космической отрасли на космодроме Байконур проводят подготовку к пуску ракеты космического назначения «Протон-М» с космическим аппаратом «Спектр-РГ». В частности, проводится цикл плановых испытаний и дополнительные проверки всех систем ракеты-носителя, разгонного блока «ДМ-03» и обсерватории.

Во время проведения финальной стадии наземных испытаний было выявлено замечание по ракете-носителю, которое потребовало дополнительное время для его устранения. Этот вопрос будет рассмотрен на заседании Государственной комиссии на Байконуре, где примут окончательное решение по пуску в основное или резервное время.

Напомним, что ранее Генеральный директор Роскосмоса Дмитрий Рогозин подчеркивал — запуск этого космического аппарата очень важен для продолжения научных исследований Вселенной, потому проверки по его поручению проводятся с особой тщательностью.

Оригинал статьи на сайте ГК «Роскосмос»

Ракета-носитель «Протон-М» на стартовом комплексе

Сегодня, 9 июля 2019 года, ракета-носитель «Протон-М» с российской обсерваторией «Спектр-РГ» была доставлена на стартовый комплекс площадки 81 космодрома Байконур и установлена на пусковую установку. После подвода башни обслуживания и подключения коммуникаций специалисты предприятий Роскосмоса приступили к работам по графику первого стартового дня. Ранее в монтажно-испытательном корпусе были устранены все замечания, выявленные при подготовке к пуску в июне 2019 года.

Пуск ракеты-носителя «Протон-М» с разгонным блоком «ДМ-03» и новой орбитальной обсерваторией «Спектр-РГ» запланирован на 12 июля 2019 года в 15:31 мск.

«Спектр-РГ» — российский проект с немецким участием, нацеленный на создание орбитальной астрофизической обсерватории, предназначенной для изучения Вселенной в рентгеновском диапазоне длин волн. Он предполагает создание национальной обсерватории астрофизики высоких энергий, продолжающей последовательность астрофизических спутников «Астрон» и «Гранат», также разработанных в НПО Лавочкина. Аппарат строится по модульному принципу, обладает хорошими характеристиками ориентации и стабилизации, позволяет в течение года наблюдать практически всю небесную сферу.

Космический аппарат «Спектр-РГ» будет выведен в окрестность точки Лагранжа L2 системы Солнце-Земля. 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.

https://www.roscosmos.ru/26540/

РИА Новости сообщают о решении проблемы, вызвавшей перенос запуска «Спектра-РГ»

Разрядившийся химический источник тока, который привел к переносу запуска космической обсерватории «Спектр-РГ» с июня на июль, заменен специалистами на космодроме Байконур, сообщил РИА Новости во вторник источник в ракетно-космической отрасли.

Ранее сообщалось, что запуск «Спектра-РГ» ракетой-носителем «Протон-М» с космодрома Байконур перенесен с 21 июня на 12 июля из-за того, что на завершающем этапе подготовки к запуску обсерватории было выявлено отклонение в реализации циклограммы задействования одного из разовых химических источников тока.

«Химический источник тока заменен. Повторный вывоз ракеты на стартовый комплекс планируется на 8 июля. Запуск намечается на 12 июля в 15.31 мск», — сказал собеседник агентства.

По его словам, специалисты также скорректировали циклограмму. Ранее другой источник РИА Новости в отрасли сообщил, что проблема с химическим источником тока произошла из-за «человеческого фактора». По его словам, 19 июня при подготовке ракеты к пуску на стартовом комплексе из-за ошибки в циклограмме были раньше положенного времени включены нагреватели космического аппарата, в результате чего химический источник тока разрядился.

Источник отметил, что химический источник тока является разовым, то есть его нельзя зарядить снова, поэтому его необходимо заменить. Это невозможно было сделать на стартовом комплексе, поэтому потребовалось 22 июня возвратить ракету в монтажно-испытательный корпус для разборки космической головной части.

Главная миссия научного аппарата «Спектр-РГ» — исследования Вселенной в рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения, создание «карты» видимой Вселенной, на которой будут отмечены все достаточно крупные скопления галактик.

Оригинал статьи на сайте РИА Новости