Kvant-1

KVANT ( TsM -E, 37KE, index: 11F37) este al doilea modul al stației spațiale orbitale sovietice Mir . Primul modul a fost andocat la unitatea de bază a stației. La bordul modulului se aflau instrumente pentru observații astrofizice (observator cu raze X), precum și cercetări în domeniul științei materialelor și biologiei.

Caracteristici

• Greutate: 11.050 kg.
• Lungime: 5,8 m.
• Diametru maxim: 4,15 m.
• Volum (sub presiune atmosferică): 40 m³.

Istorie

Modulul Kvant a fost prima versiune experimentală a modulelor de tip 37K cu un vehicul de reintrare TKS. ( Nava de transport de aprovizionare ), a fost inițial planificat să fie andocat la stația orbitală Salyut-7 . Dezvoltarea dispozitivului a început pe 19 septembrie 1979 . Sistemul de control al modulului a fost dezvoltat de NPO Elektropribor din Kharkiv .

Inițial, s-a planificat crearea a opt dispozitive de 37K.

• Un 37KE experimental (folosind un bloc funcțional de marfă (FGB) de la o navă de aprovizionare de transport , dezvoltat la NPO Mashinostroeniya, ca motor) pentru andocare la stația Salyut-7.
• Patru module 37KS pentru stația Mir. Aceste module au fost planificate să fie livrate la stație și andocate folosind un FGB nou, mai ușor.
• Trei module de 37KB au fost planificate să fie livrate în magazia vehiculului reutilizabil orbital Buran . Aceste module ar putea rămâne andocate la Buran sau ar putea fi andocate la stația Mir sau Mir-2 de către manipulatorul Buran.

Aparatul 37KE a fost numit „Kvant” și a fost echipat cu instrumente pentru cercetarea astrofizică. Vehiculul a folosit un sistem de control de la stația Salyut-5B și un sistem de orientare girodin dezvoltat pentru stația orbitală Almaz . Finalizarea modulului nu a avut timp să fie finalizată până la sfârșitul existenței stației orbitale Salyut-7, așa că s-a decis andocarea acestuia în stația Mir. Cu toate acestea, până la acel moment s-a planificat ca orbita stației Mir să aibă o înclinare de 65 °, iar vehiculul de lansare Proton , planificat să lanseze Kvant, nu ar putea livra un aparat greu pe o astfel de orbită. În ianuarie 1985, înclinația orbitală a lui Mir a fost modificată la 51,6°, ceea ce a făcut posibilă livrarea Kvant la stație cu o rachetă Proton. Cu toate acestea, Kvant era acum programat să fie andocat în portul de andocare de la pupa al lui Mir, necesitând cabluri suplimentare pentru a transfera propulsorul de la nava de marfă Progress la stație. Acest lucru a crescut încă o dată greutatea la decolare a Kvantului, ceea ce a condus la necesitatea reducerii alimentării cu combustibil a blocului funcțional de marfă. În ciuda acestui fapt, greutatea la decolare a lui Kvant a fost de 22,8 tone și, astfel, Kvant a fost cea mai grea sarcină utilă lansată vreodată cu vehiculul de lansare Proton (naveta transporta o sarcină maximă de 22.753 kg - un telescop spațial "Chandra" ).

Lansare și andocare

„Kvant” și unitatea sa funcțională de marfă (FGB) au fost lansate pe 31 martie 1987. În timpul lansării, nava spațială Soyuz TM-2 era deja andocata la stație. Pe 2 și 5 aprilie, blocul funcțional de marfă a efectuat principalele manevre de andocare către stația Mir.

Prima încercare de andocare a fost nereușită - aproximativ la o distanță de 200 m de stație , sistemul de andocare Igla și-a pierdut direcția, iar modulul a trecut la 10 metri de stație. Modulul Kvant și blocul funcțional de marfă au deplasat cu 400 km înainte ca motoarele FGB să fie folosite pentru a-l returna.

A doua încercare inițială de andocare a fost finalizată cu succes la 9 aprilie 1987. Cu toate acestea, andocarea finală, rigidă a modulului nu a funcționat: 35-40 mm lipseau înainte de alinierea cadrelor SU. În această configurație, a fost imposibil să se corecteze orientarea stației cu riscul de a o deteriora. Pentru a clarifica situația pe 11 aprilie, echipajul stației a făcut o plimbare în spațiu. S-a dovedit că andocarea tare finală a fost împiedicată de resturile stației, care se afla lângă blocul de andocare [1] . După ce resturile au fost îndepărtate, Kvant a fost în cele din urmă andocat la stație [2] .

FGB, după ce s-a deconectat de la Kvant (12 aprilie), a fost returnat pe Pământ.

Instrumente

Modulul Kvant a constat din două compartimente potrivite pentru echipaj și un compartiment hardware. Cuantica avea șase girodine , care puteau fi folosite pentru a reorienta stația fără utilizarea propulsoarelor de corecție și, de asemenea, conținea unele dintre sistemele de susținere a vieții astronauților, cum ar fi un generator de oxigen și echipamente pentru a elimina dioxidul de carbon din aerul stației. O baterie solară suplimentară a fost livrată către Kvant , care a fost ulterior instalată (în iunie 1987) pe modulul principal al stației. Complexul de echipamente științifice al modulului a inclus așa-numitul observator astrofizic „X-ray”. Acest observator cuprindea mai multe instrumente.

TTM

Un telescop cu mască de umbră (TTM), versiunea în limba engleză a numelui  COMIS / Spectrometru de imagine cu mască codificată , este o cameră cu unghi larg care utilizează o mască de codare ca deschidere de intrare pentru a determina poziția surselor. Telescopul TTM a fost dezvoltat în cooperare cu Laboratorul de Cercetare Spațială din Utrecht (Olanda) [3] și Școala de Fizică și Cercetare Spațială de la Universitatea din Birmingham (Marea Britanie). Telescopul TTM a fost primul telescop cu raze X orbitant din lume care a folosit principiul deschiderii codificate pentru imagistica. Câmpul vizual al telescopului este de 15×15 grade, rezoluția unghiulară este de aproximativ 2 minute de arc. Raza de operare a telescopului este de 2-30  keV , rezoluția energetică, determinată de proprietățile contorului proporțional sensibil la poziție, utilizat pentru detectarea fotonilor, este de aproximativ 20% la o energie de 6 keV. Detectorul a fost umplut cu un amestec de xenon (95%) și dioxid de carbon (5%) la o presiune de 1 atm . Suprafața de lucru a detectorului a fost de 540 cm2.

HEX

Spectrometrul HEXE a fost dezvoltat de Institutul de Fizică Extraterestră al Societății. Max Planck . Spectrometrul a constat din patru detectoare NaI (Tl) și CsI (Tl) și funcționează pe principiul „Phoswich” ( ing.  Phoswich detector ). Câmpul vizual al instrumentului a fost limitat de colimatoare care măsoară 1,5×1,5 grade (lățimea la jumătatea înălțimii). Fiecare dintre cele 4 detectoare HEXTE identice avea o suprafață efectivă de aproximativ 200 de centimetri pătrați. Intervalul de energie de lucru al instrumentului este de 15-200 keV. În acest interval spectral, este de mare importanță să se poată lua în considerare contribuția fondului instrumental cât mai fiabil posibil, ceea ce a fost realizat folosind principiul unui colimator „oscillant”. Detectoarele instrumentului s-au uitat ceva timp la sursă, după care s-au întors cu 2,5 grade timp de câteva minute și au privit cerul „senin”, ceea ce însemna de fapt măsurarea fondului instrumental al detectorului. Învelișurile cu plumb , staniu și cupru au fost folosite ca protecție pasivă pe părțile laterale și din spatele instrumentului .

Siren2

Spectrometrul proporțional cu scintilație de gaz dezvoltat la ESA a fost conceput pentru a obține spectre cu o rezoluție energetică mult mai mare decât cea a contorului de gaz al telescopului TTM. Câmpul vizual al instrumentului a fost limitat de un colimator de 3 grade. Intervalul de energie de lucru este de 2-100 keV. Suprafața efectivă este de aproximativ 300 cm2 . Stabilitatea scalei de energie a fost asigurată prin monitorizarea unui set de linii de emisie de calibrare. Din păcate, aproape de la începutul lucrărilor observatorului, instrumentul a eșuat.

Pulsar X-1

Complexul Pulsar X-1 a fost format din două spectrometre: Spektr și Ira. Spectrometrul Spektr era un complex de 4 detectoare identice (cu o suprafață efectivă de 314 cm 2 ) formate dintr-un cristal de NaI cu fotomultiplicatori de înregistrare, înconjurate de un scut anticoincidență activ CsI. Intervalul de energie de funcționare al spectrometrului este de 20-800 keV. Câmpul vizual a fost limitat de un colimator de 3×3 grade. Spectrometrul Ira a fost proiectat pentru a detecta exploziile de raze gamma . Partea de înregistrare a fost complet identică cu spectrometrul Spektr, cu excepția faptului că câmpul său vizual nu a fost limitat de colimator.

Glazar

Telescopul ultraviolet Glazar, dezvoltat la Granit Special Design Bureau (Armenia) în colaborare cu Byurakan Astrophysical Observatory , a fost proiectat să scaneze cerul la o lungime de undă de 1600 angstroms pentru a căuta galaxii și quasari (combinația acestor două cuvinte). se reflectă în numele telescopului) având un exces în domeniul ultraviolet. Obiectele descoperite au fost apoi planificate pentru a fi studiate mai detaliat de alte instrumente. În plus, era de așteptat ca telescopul să măsoare fluxul ultraviolet al unui număr de surse cunoscute din galaxia noastră și dincolo.

Telescopul a fost construit după schema Ritchey-Chrétien și avea un câmp vizual cu un diametru de 1,3 grade, o rezoluție unghiulară de aproximativ 20 de secunde de arc. Distanța focală a telescopului este de 1,7 m, diametrul oglinzii principale este de 40 cm. Placa cu microcanal , plasată în planul focal al telescopului, a mutat imaginea din ultraviolet în domeniul vizibil, unde a fost înregistrată pe obișnuit. folie fotografică (Kodak 103a-G). Două lentile de corecție cu fluorură de litiu , un catod cu iodură de cesiu , o fereastră catodică cu iodură de magneziu și un filtru de interferență cu fluorură de calciu au limitat transmisia sistemului optic al telescopului la o gamă largă de lungimi de undă de 250 angstrom în jurul unei lungimi de undă de 1640 angstrom. Telescopul a fost montat pe o platformă în exteriorul modulului Kvant. O pereche de senzori de stele ale telescopului au fost folosite pentru a-i fixa câmpul vizual pe două axe, o altă pereche de senzori de stele, înclinați la 41 și 45 de grade față de axa optică a telescopului, au servit pentru a preveni rotirea acestuia în jurul axei. Observațiile au fost făcute atunci când stația Mir se afla în umbra Pământului; de obicei, durata acestor observații era de 20-30 de minute. Telescopul ar putea funcționa atât în ​​modul automat, cât și în modul de control manual. După ce caseta de film s-a terminat, astronauții au înlocuit-o cu una nouă folosind o cameră de transfer. Fiecare casetă conținea aproximativ 8 m de film, permițând peste 150 de fotografii. Observațiile de testare ale telescopului au fost efectuate în iunie-iulie 1987. Observațiile au arătat că sensibilitatea telescopului a fost mai mică decât se aștepta, drept urmare nu au fost efectuate sondaje ale întregului cer. Principalul mod de operare al telescopului a fost observarea clusterelor de stele de tip OB .

În 1990, telescopul a fost completat cu telescopul ultraviolet „Glazar-2” [4] .

Svetlana

Un modul care conține instrumente pentru cercetarea biologică.

Modificări ulterioare

La sfârșitul anului 1987 au fost descoperite probleme cu telescopul TTM. Detectorul telescopului s-a oprit din când în când, iar generatorul de înaltă tensiune al detectorului a început să se defecteze. La cererea oamenilor de știință sovietici, danezi și britanici, s-a decis repararea telescopului de către echipa orbitală. La sfârșitul lunii iunie 1988, un detector de rezervă a fost livrat la stație. În a doua jumătate a anului 1988, detectorul telescopului TTM a fost înlocuit cu unul nou în timpul a două plimbări în spațiu de către echipa orbitală. În timpul primei plimbări în spațiu a astronauților (30 iunie), nu a fost posibilă înlocuirea detectorului din cauza dificultății de a scoate monturile telescopului. O a doua plimbare spațială pentru a înlocui detectorul a fost făcută pe 20 octombrie 1988. În timpul acestei ieșiri, costumul spațial Orlan-DMA a fost folosit pentru prima dată .

În ianuarie 1991, pe modulul Kvant a fost instalată o structură de susținere, concepută inițial pentru a monta panouri solare. În iulie 1991, în urma a patru plimbări spațiale, echipajul stației a instalat ferme Sophora , care avea scopul de a instala un motor de corecție suplimentar, precum și pentru instrumentele din afara corpului stației. Pentru a îmbunătăți controlabilitatea stației orbitale, motorul de corecție (livrat de nava de marfă Progress M-14 ) a fost instalat pe ferma Sofora în septembrie 1992. În septembrie 1993, ferma Rapana a fost instalată pe modulul Kvant . Lucrarea de instalare a fermei a fost experimentală pentru a testa posibile lucrări la stația planificată Mir-2. Pe viitor, pe ferma Rapana au fost instalate diverse unelte. Pe 22 mai 1995, unul dintre panourile solare ale modulului Kristall a fost reinstalat pe Kvant. În mai 1996, pe Kvant a fost instalată o baterie solară suplimentară, livrată cu modulul de andocare al stației Mir. În iunie 1996, ferma Rapana a fost extinsă. În noiembrie 1997, vechile panouri solare furnizate lui Kvant din modulul Kristall au fost îndepărtate și în locul lor a fost instalat un nou complex de panouri solare. În aprilie 1998, vechiul motor de corectare care se afla la ferma Sophora a fost înlocuit cu unul nou.

Principalele rezultate științifice

Printre cele mai importante descoperiri și realizări științifice obținute cu ajutorul observațiilor pe modulul Kvant, trebuie menționate următoarele:

• Descoperirea emisiei de raze X dure de la supernova SN 1987A . Primul și singurul spectru de emisie de bandă largă de până acum (~1-1000 keV) al supernovei SN1987a [5] .
• Pentru prima dată, au fost descoperite radiații dure de raze X/gama de la nove de raze X, extinzându-se la energii de peste 200-300 keV, ceea ce a făcut posibilă indicarea influenței proceselor non-termice asupra formării a cel puțin unei părți din radiația de la acreția găurilor negre [6] [7] .
• Au fost obținute spectre de bandă largă ale unui număr de novae de raze X foarte interesante [8] și pulsari [9] .
• Imagini ale regiunii centrului Galaxiei într-o gamă largă de energii [10] .
• Descoperirea unui număr de stele neutronice în acreție și găuri negre. Datorită faptului că instrumentele observatorului Roentgen au funcționat doar o mică parte din timp, rata descoperirilor de noi găuri negre și stele neutronice a atins o descoperire în 3 zile de observații. Dintre sursele deschise, se poate menționa, de exemplu, o stea neutronică care se rotește la o frecvență de 524 Hz (această frecvență corespunde notei „Do” a celei de-a doua octave).

În general, au fost publicate peste 100 de lucrări pe baza rezultatelor observațiilor efectuate de instrumentele modulului astrofizic Kvant. În literatura științifică există peste 800 de lucrări care menționează rezultatele observațiilor observatorului Mir-Kvant [11] .

Note

1. ↑ V. Syromyatnikov. Andocarea este întotdeauna un eveniment . (nedefinit)
2. ↑ Moștenirea hardware Mir (link inaccesibil) . Arhivat din original pe 3 august 2009. (nedefinit) 
3. ↑ COMIS/TTM pe stația spațială MIR  . SRON - Institutul Olandez de Cercetări Spațiale . Consultat la 15 aprilie 2019. Arhivat din original la 15 aprilie 2019.
4. ↑ GLAZAR-2: O cameră cu câmp larg la bordul stației spațiale MIR .
5. ↑ Descoperirea emisiei de raze X dure de la supernova 1987A , cu predicții teoretice ale spectrului de emisie a supernovei: The Expected X-ray Emission from Supernova 1987A - Monte-Carlo Calculations .
6. ^ Roentgen Observations of the X-Ray Nova GS:2023+338 .
7. ↑ Detection of a Hard Component in the Spectrum of the Vulpecula X-Ray Nova - Preliminary KVANT Results Arhivat 15 aprilie 2019 la Wayback Machine .
8. ↑ Observații ale noilor cu raze X la Vela (1993), Ophiuchus (1993) și Perseus (1992) folosind instrumentele modulului Mir-Kvant .
9. ↑ Spectrele de raze X cu rezoluție în fază ale VELA X-1 .
10. ↑ Imaginile terenului central Galactic de Kvant și Granat
11. ↑ Compilarea KVANT-RU (MIR/KVANT Observatory) Arhivată 8 iulie 2017 la Wayback Machine pe site-ul SAO/NASA Astrophysics Data System.

Link -uri

• Telescop TTM/COMIS (link indisponibil) . Arhivat din original pe 12 noiembrie 2004. (nedefinit) 
• Russian Space Web Arhivat pe 24 aprilie 2007 la Wayback Machine
• Enciclopedia Astronautica (link indisponibil) . Arhivat din original pe 15 octombrie 2008. (nedefinit) 
• Mir-Kvant pe site-ul web al Centrului de Zboruri Spațiale numit după Goddard Arhivat pe 17 octombrie 2020 la Wayback Machine
• Kvant-1 Arhivat pe 5 mai 2008 la Wayback Machine
• ANDOCAREA ESTE ÎNTOTDEAUNA UN EVENIMENT Arhivat 7 noiembrie 2014 la Wayback Machine

Vezi și

• Lista navelor spațiale cu detectoare de raze X și gamma la bord

Dicționare și enciclopedii	Britannica (online)