Athena (observator spațial)

Telescopul spațial Athena ( Athena , prescurtare de la A  dvanced T elescope for High EN ergy A strophysics , Advanced Telescope for High Energy Astrophysics ) este un telescop spațial cu raze X planificat pentru lansare în 2031 . Aparține clasei a doua de misiuni mari efectuate de Agenția Spațială Europeană (ESA) în cadrul programului Cosmic Vision [2] [3] [4] . Telescopul va avea aproximativ 12 metri lungime și va cântări aproximativ 5 tone. Sensibilitatea sa ar trebui să fie de 100 de ori mai mare decât cele mai bune telescoape cu raze X existente, cum ar fi Chandra și XMM-Newton [5] .

Istorie și dezvoltare

Conform planului inițial, proiectul urma să fie implementat până în 2021 prin eforturile comune ale NASA , Agenției Spațiale Europene (ESA) și Agenției Japoneze de Explorare Aerospațială (JAXA). În mai 2008, ESA și NASA au format un grup de coordonare care implică toate cele trei agenții pentru a studia o misiune comună prin fuziunea proiectelor XEUS și Constellation-X . Acesta a fost începutul unui studiu de colaborare propus de către Observatorul Internațional de Raze X (IXO). Proiectul IXO a concurat cu alte două misiuni, Europa Jupiter System Mission (EJSM) și Laser Interferometer Space Antenna (LISA) [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] .

Telescopul care a precedat-o pe Athena a fost candidat la misiune Cosmic Vision Class L1, dar a fost anulat cu programul Jupiter Icy Moon Explorer . Athena în sine este o repornire a proiectului IXO, planificat în 2008-2011 - decizia finală în acest sens a fost luată pe 27 iunie 2014 [14] . Acum Athena este cea care a fost aleasă ca a doua misiune majoră a programului Viziunea Cosmică [14] . Datorită, parțial, retragerii NASA din proiectul IXO în 2011, au existat modificări în pregătirile misiunii [15] .

Grupul științific a fost format până în 16 iulie 2014 [16] Testele primare de vibrații ale siliciului pentru oglinzi optice au avut loc în august 2014 [17] . O reuniune a Comitetului Științific al Programului Agenției Spațiale Europene va avea loc în 2019 pentru o revizuire completă și aprobarea finală a proiectului înainte ca construcția să înceapă mai târziu în acel an [5] [18] .

Planificată inițial pentru lansare în 2028, în 2022 termenul limită a fost amânat până în 2035 [1] .

Scopuri și obiective

Telescopul IXO este proiectat să funcționeze timp de minim 5 ani, cu o performanță estimată de 10 ani. Este de așteptat ca lucrările științifice cu IXO să aibă loc din 2021 până în 2030 [8] .

Sarcina principală este de a studia problemele „Universului fierbinte și în expansiune” [19] : cartografierea mișcării structurilor de gaz fierbinte, determinarea proprietăților fizice ale acestora și căutarea găurilor negre supermasive .

Tema științifică aleasă „Univers fierbinte și energetic” își propune să răspundă la întrebările astrofizicii : „Ce se întâmplă lângă o gaură neagră?” „Cum se adună materia obișnuită în structurile la scară mare pe care le vedem astăzi?” „Cum cresc găurile negre și formează universul ?” „Care este relația dintre aceste procese?”

Pentru a rezolva aceste probleme, IXO va observa orbitele apropiate de orizontul de evenimente al unei găuri negre, va măsura vitezele de rotație a găurilor negre în câteva sute de nuclee galactice active , va folosi spectroscopie pentru a determina caracteristicile mediului din jurul nucleelor ​​galactice la activitatea lor maximă; căutarea găurilor negre supermasive cu redshift z > 10; căutarea materiei întunecate în structura pe scară largă a Universului, folosind quasari pe fondul materiei și observarea proceselor la scară galactică prin injectare de energie prin găurile negre [20] [21] [22] [23] .

Orbită

Lansarea vehiculului de lansare Ariane 6 ar trebui să o ridice pe Athena în 2028 într- o orbită halo de mare amplitudine în jurul punctului L 2 Lagrange prin accelerație direcțională. L 2 a fost ales datorită mediului său termic stabil, vizibilității bune pe cer și eficienței mari de observare. „Athena” este planificată pentru observații continue anuale de până la 300 de puncte ținte cerești, de la o jumătate de oră la 1 oră pentru fiecare, timp de cel mult 11 zile [24] .

Optică și instrumente

Athena ar trebui să folosească un telescop cu raze X cu o distanță focală de 12 m cu o suprafață efectivă de ~2 m² la o sensibilitate de 1 keV [2] și două instrumente principale: o unitate de câmp integrală cu raze X (X-IFU). ) cu rezoluție înaltă și rezoluție medie, dar cu un spectrometru cu unghi larg de vizualizare mare (Wide Field Imager, WFI) [24] .

Telescopul va folosi optica cu celule de siliciu dezvoltată de Agenția Spațială Europeană, oferind o combinație între un câmp vizual mare și o rezoluție unghiulară ridicată. Fiecare celulă este un telescop Voltaire , dar doar câțiva mm² în diametru, cu câte două reflectoare în fiecare celulă care focalizează razele X. Ar trebui folosite un total de 1,5 milioane de celule. Telescopul va fi construit ca o serie de plachete de siliciu comerciale de 60 mm. [24]

Acest instrument folosește o serie de senzori răciți cu criogen cu un interval de detecție de 0,2-12 keV. Unghiul total de vizualizare este de 5 minute arc [25] .

Acest instrument este un spectrometru de raze X format din 5 rețele de tranzistoare cu efect de câmp cu joncțiuni de tip p și o gamă de radiații detectate de 0,1-15 keV. Cipul său central măsoară 256 x 256 px și are un câmp vizual de 7,5 minute arc. Cele patru matrice exterioare sunt de 448 x 640 px și au un unghi de vizualizare de 40 de minute arc. [26] [27] :1,9

Costul planificat al proiectului va fi de 1 miliard de dolari sau 850 de milioane de euro . [28] .

Note

1. ↑ 12 Athena : Rezumatul misiunii . ESA (2 mai 2022). Preluat: 4 mai 2022. (nedefinit)
2. ↑ 1 2 ATHENA  (engleză)  (link nu este disponibil) . ESA (16 iunie 2015). Consultat la 3 octombrie 2015. Arhivat din original la 16 iulie 2015.
3. ↑ Noua viziune a ESA de a studia universul invizibil . ESA. Consultat la 29 noiembrie 2013. Arhivat din original la 14 octombrie 2018. (nedefinit)
4. ↑ Jonathan Amos. ESA selectează o sondă Juice de 1 miliard de euro pentru Jupiter . BBC News Online . BBC (2 mai 2012). Preluat la 13 mai 2012. Arhivat din original la 17 iulie 2018. (nedefinit)
5. ↑ 1 2 Jonathan Amos. Athena: Europa plănuiește un uriaș telescop spațial cu raze X. BBC News Online . BBC (27 iunie 2014). Data accesului: 22 octombrie 2014. Arhivat din original pe 3 octombrie 2014. (nedefinit)
6. ↑ Anunțul Observatorului Internațional de Raze X (IXO) - NASA . Consultat la 5 octombrie 2015. Arhivat din original la 18 ianuarie 2017. (nedefinit)
7. ↑ Se anunță Observatorul Internațional de Raze X (IXO) - ESA . Consultat la 5 octombrie 2015. Arhivat din original pe 7 octombrie 2012. (nedefinit)
8. ↑ 1 2 Prezentarea activității Observatorului Internațional de Raze X, ca răspuns la RFI#1 al Panelului de Prioritizare a Programului Astro2010 . Consultat la 5 octombrie 2015. Arhivat din original pe 28 mai 2010. (nedefinit)
9. ↑ Cerințe de performanță IXO Science pe site-ul web ESA (link nu este disponibil) . Arhivat din original pe 12 decembrie 2012. (nedefinit) 
10. ↑ IXO - Document de definire a încărcăturii (link în jos) . Arhivat din original pe 12 decembrie 2012. (nedefinit) 
11. ↑ Conceptul de misiune IXO (link indisponibil) . Arhivat din original pe 12 decembrie 2012. (nedefinit) 
12. ↑ IXO Project Leadership . Consultat la 5 octombrie 2015. Arhivat din original pe 2 octombrie 2015. (nedefinit)
13. ↑ Lasota Jean-Pierre. Astronomie la frontierele științei . - Springer, 2011. - 180 p. — ISBN 9400716583 .
14. ↑ 1 2 ESA Science & Technology: Athena pentru a studia Universul fierbinte și energetic (link indisponibil) . ESA (27 iunie 2014). Preluat la 23 august 2014. Arhivat din original la 3 martie 2016. (nedefinit) 
15. ↑ Despre ATHENA (downlink) . ESA (2 aprilie 2012). Consultat la 19 octombrie 2014. Arhivat din original la 8 decembrie 2015. (nedefinit) 
16. ↑ ESA numită Science Study Team (link inaccesibil) . Site-ul ATHENA (16 iulie 2014). Consultat la 19 octombrie 2014. Arhivat din original pe 5 octombrie 2015. (nedefinit) 
17. ↑ Testarea vibrațiilor a modulului optic al porilor de siliciu (link inaccesibil) . ESA (19 august 2014). Consultat la 19 octombrie 2014. Arhivat din original la 3 martie 2016. (nedefinit) 
18. ↑ Jacob Aron. Cel mai mare ochi cu raze X din spațiu pentru a vâna obiecte cosmice fierbinți . New Scientist (30 iunie 2014). Consultat la 22 octombrie 2014. Arhivat din original la 15 iulie 2014. (nedefinit)
19. ↑ ESA va lansa un nou observator de 1 miliard USD în 2028 . RIA Novosti (30 septembrie 2015). Consultat la 1 octombrie 2015. Arhivat din original pe 5 octombrie 2015. (Rusă)
20. ^ Stellar-Mass Black Holes and Their Progenitors, J. Miller et al. . Data accesului: 5 octombrie 2015. Arhivat din original pe 27 mai 2010. (nedefinit)
21. ↑ The Evolution of Galaxy Clusters Across Cosmic Time, M. Arnaud et al. . Data accesului: 5 octombrie 2015. Arhivat din original pe 27 mai 2010. (nedefinit)
22. ↑ The Missing Baryons in the Milky Way and Local Group, Joel N. Bregman et al. . Data accesului: 5 octombrie 2015. Arhivat din original pe 27 mai 2010. (nedefinit)
23. ↑ Feedback cosmic de la Supermassive Black Holes, Andrew C. Fabian et. al. . Data accesului: 5 octombrie 2015. Arhivat din original pe 27 mai 2010. (nedefinit)
24. ↑ 1 2 3 ESA Science & Technology: ATHENA . ESA (19 august 2014). Data accesului: 19 octombrie 2014. Arhivat din original la 16 iulie 2015. (nedefinit)
25. ↑ Unitatea de câmp integral cu raze X (X-IFU) (link indisponibil) . site-ul ATHENA. Consultat la 19 octombrie 2014. Arhivat din original pe 5 octombrie 2015. (nedefinit) 
26. ↑ The Wide Field Imager (WFI) (link nu este disponibil) . site-ul ATHENA. Consultat la 19 octombrie 2014. Arhivat din original pe 5 octombrie 2015. (nedefinit) 
27. ↑ A. Rau. The Wide Field Imager (WFI) pentru Athena+ (DOCX)  (link indisponibil) (19 octombrie 2014). Consultat la 19 octombrie 2014. Arhivat din original pe 5 octombrie 2015. (nedefinit)
28. ↑ Raport de revizuire tehnică și programatică ATHENA (downlink) . ESA (28 februarie 2012). Preluat la 13 mai 2012. Arhivat din original la 20 iunie 2013. (nedefinit) 

Link -uri

• Descrierea proiectului pe site-ul ESA  (engleză)
• Observatorul Athena // BBC Russian Service , iunie 2014
• Cel mai mare telescop din lume va arăta „razele X” a Universului // RIA Novosti , 30.06.2014