ART-XC

ART-XC  este un telescop cu raze X creat de Institutul de Cercetare Spațială al Academiei Ruse de Științe și RFNC-VNIIEF [1] ; împreună cu telescopul german eROSITA , face parte din observatorul spațial rusesc Spektr-RG . Numele înseamnă „Astronomical Roentgen Telescope - X-ray Concentrator” (din engleză „Astronomical X-ray telescope - X-ray concentrator”). Conducătorul științific al proiectului este doctor în fizică și matematică. Științe Mihail Pavlinskiy , IKI RAS [2] .

Descriere

Telescopul funcționează în intervalul de energie de 6–30 keV (kiloelectronvolt) și are 7 module de oglinzi cu raze X glisante fabricate de Marshall Space Flight Center din SUA (oglinzile testului de control și eșantion de finisare a telescopului au fost create în Rusia pe o bază special creată de cercetare și producție a RFNC-VNIIEF ) [2] [3] . Sensibilitatea telescopului în comparație cu telescoapele rusești anterioare a crescut de 40 de ori. Corpul telescopului este realizat din  fibră de carbon . Telescopul are 3,5 m înălțime și cântărește 350 kg . Unghiul de vedere este de 30 de minute de arc. Diafragma efectivă de intrare este de 450 cm 2 (la o energie de 8 keV ), rezoluția unghiulară este de 45 secunde de arc [2] [3] [4] . Telescopul a fost creat în 9 ani .

Fiecare dintre cele șapte seturi de oglinzi cu incidență de pășunat, asamblate conform schemei telescopului Voltaire de tip I ( 28 de perechi de cochilii de oglinzi imbricate pe modul) cu o distanță focală de 2,7 metri , concentrează razele X pe un detector sensibil la poziție situat în planul său focal, protejat de lumină fereastră de beriliu transparentă cu raze X, cu o grosime de 100 µm . Oglinzile constau dintr-un aliaj de nichel și cobalt, suprafețele lor de lucru sunt acoperite cu un strat de iridiu de 10 nm gros pentru a crește coeficientul de reflexie. Lungimea fiecărui modul este de 58,0 cm , diametrul oglinzilor este de la 4,9 la 14,5 cm . Toate modulele sunt amplasate paralel unul cu celălalt, adică privesc aceeași parte a cerului; in plus, la observatorul Spektr-RG sunt instalate paralel cu cel de-al doilea telescop, eROSITA , de-a lungul axei principale a satelitului si perpendicular pe directia Soarelui. Rotația satelitului în jurul axei îndreptate către Soare, cu o perioadă de aproximativ 4 ore, permite telescoapelor să scaneze complet întreaga sferă cerească într-o jumătate de an, timp în care trece jumătate din orbita pământului [2] [3 ] ] [4] .

Fiecare dintre cei șapte detectoare constă dintr-un singur cristal semiconductor de înaltă calitate de telurura de cadmiu cu dimensiunea de 30 × 30 × 1 mm (zona de lucru este un cerc cu un diametru de 28,56 mm ) și este un detector cu bandă dublu (bandă) - DSSD. Monocristalele au fost cultivate de Acrorad (Japonia). Sistemul de electrozi dezvoltat la IKI RAS este situat pe cristal, formând o matrice de diode Schottky cu o dimensiune de 48 × 48 pixeli . Electrozii constau din benzi paralele de 520 µm lățime , distanțate la 75 µm ; benzile de pe partea superioară ( anodică ) a cristalului sunt perpendiculare pe benzile de pe partea inferioară ( catod ). Benzile superioare constau din straturi de aur și platină, benzile inferioare sunt formate din straturi de aluminiu, titan și aur (enumerate de sus în jos de-a lungul axei telescopului). Sistemele de benzi de pe fiecare parte sunt înconjurate de un inel de gardă. Fiecare pixel pătrat are o dimensiune laterală de 595 µm , care oferă o rezoluție unghiulară de 45 de secunde de arc. Citirea datelor de la fiecare detector este efectuată de o pereche de cipuri specializate ( ASIC ) VA64TA1, dezvoltate de Gamma Medica-Ideas (Norvegia); ambele microcircuite, detectorul, senzorul termic și răcitorul Peltier sunt integrate într-un singur modul. Temperatura de funcționare a detectorului este de -30 °C , rezoluția energetică este de 10% la o energie de 14 keV și o polarizare inversă de -100 V. Curentul de scurgere al întregului detector este de 2...3 nA la +10 °C . Rezistența la radiații a circuitelor de control ale detectorului depășește 200 krad (2 kGy ). Detectorul este montat într-o carcasă etanșă din aliaj de magneziu-aluminiu, acoperită cu straturi de cupru ( 1 mm ) și cositor ( 1 mm ), cu o fereastră de beriliu încorporată; Înainte de lansare, carcasele sunt umplute cu azot uscat; după lansare, ele comunică cu un vid extern. Unitățile de detectare sunt distribuite pe două unități electronice (patru în prima și trei în a doua), care oferă, de asemenea, energie de joasă și înaltă tensiune unităților de detectare; comunicarea unităților electronice cu computerul de bord se realizează prin unitatea de interfață serială. Generarea analogică și conversia semnalului A/D durează aproximativ 100 µs , procesarea ulterioară a datelor digitale de către electronica detectorului durează 840 µs ; astfel, timpul mort al detectorului după fiecare eveniment înregistrat în acesta este de 940 μs . Detectorul poate funcționa în trei moduri de declanșare : declanșare atunci când pragul este depășit din orice bandă inferioară; la fel de la orice bandă superioară; întâmplător din benzile superioare și inferioare. Informațiile despre fiecare eveniment din detector, transmise într-un cadru de telemetrie (șase cuvinte de 16 biți), includ ora evenimentului, numărul benzii inferioare cu sarcina maximă, amplitudinea semnalului în această bandă, amplitudinile în două. benzile adiacente, aceleași date pentru benzile superioare. Timpul evenimentului este determinat în pași de 21,33 µs [2] [3] [4] .

Calibrarea energetică a detectorilor în zbor se realizează folosind surse gamma radioizotopice americiu-241 ( γ -line 59,5 keV ) și fier-55 ( γ -line 5,9 keV ), montate pe pârghii, aduse la detectoare cu ajutorul unui motor pas cu pas [ 4 ] .

Puterea consumată de telescop de la sursa de alimentare de la bord este de 300 W. Fluxul de date așteptat de la toate cele 7 detectoare de telescop este de aproximativ 150 megaocteți/zi [2] [3] [4] .

Istoricul creației

Înainte de ART-XC, telescoape interne cu raze X au fost instalate la stațiile orbitale Salyut-4 (1974), Mir (Kvant, 1987) și Granat (1989), Astron (1983) și Gamma » (1990).

• Proiectul telescopului cu raze X a apărut în anii 1990.
• În 2007 RFNC-VNIIEF s-a alăturat proiectului. Pentru prima dată în Rusia, specialiștii VNIIEF au dezvoltat oglinzi cu raze X de tip glisant, apoi au proiectat și construit un telescop. În total, au fost create patru prototipuri ale telescopului. Toate au trecut o serie de teste (vibrodinamic, vid termic, resursă).
• În decembrie 2016, un model de zbor al telescopului a fost livrat OPN-ului numit după S. A. Lavochkin.

Organizații implicate în construirea telescopului

• RFNC-VNIIEF  — realizarea unui sistem de testare a oglinzilor de tip culisant; proiectarea și fabricarea telescopului [5] .
• Marshall Space Flight Center  - crearea de module oglinzi.
• Institutul de Cercetare Spațială al Academiei Ruse de Științe  - crearea unei tehnologii pentru fabricarea opticii metalice cu raze X, fabricarea surselor de alimentare și a senzorilor cu semiconductori bazați pe telurura de cadmiu (împreună cu RFNC-VNIIEF), un sistem de bord computer și memorie, un sistem de echilibru termic, un senzor de stea, precum și calibrarea cu raze X și reglarea detectorilor și oglinzilor.
• NPO "Tekhnologiya"  - fabricarea corpului din fibră de carbon.
• PJSC "Krasnoye Sormovo"  - crearea de flanșe de titan.
• NPO Molniya și RCC Progress  fac parte din testele telescopului.

Vezi și

• eROSITA

Note

1. ↑ Primul telescop rusesc cu raze X pentru spațiul adânc  // Știință și viață . - 2017. - Nr 9 . - S. 10-12 . Arhivat din original pe 7 octombrie 2017. (Rusă)
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 Proiect astrofizic Spektr-X-ray-Gamma. ART-XC Telescope Arhivat 7 octombrie 2017 la Wayback Machine . — IKI RAS.
3. ↑ 1 2 3 4 5 ART-XC pe SRG Arhivat 13 iulie 2019 la Wayback Machine . NASA Marshall Space Flight Center
4. ↑ 1 2 3 4 5 Levin V. și colab. ART-XC/SRG: starea dezvoltării detectorului cu raze X în plan focal  (ing.)  // Proc. SPIE 9144, Space Telescopes and Instrumentation 2014: Ultraviolet to Gamma Ray (25 iulie 2014);. - 2014. - P. 914413. - doi : 10.1117 / 12.2056311 .
5. ↑ Vezi o sută de mii de galaxii noi (link inaccesibil) . Udmurtskaya Pravda (23 iulie 2017). Preluat la 17 decembrie 2018. Arhivat din original la 18 decembrie 2018. (nedefinit) 

Link -uri

• Proiect astrofizic Spektr-X-ray-Gamma. Telescop ART-XC