Spektr-R | |
---|---|
Radioastron | |
„Spektr-R” în clădirea de asamblare și testare a Cosmodromului Baikonur | |
Client | Centrul Astrospațial FIAN |
Producător | NPO numit după Lavochkin |
Operator | NPO numit după Lavochkin |
Sarcini | studiul obiectelor astronomice cu o rezoluție de până la 7 µs de arc |
Satelit | Pământ |
platforma de lansare | Baikonur , site 45/1 |
vehicul de lansare | " Zenit-3SLBF " |
lansa | 18 iulie 2011 la 02:31 UTC |
Intrarea pe orbită | 18 iulie 2011 la 06:06 UTC |
Durata zborului |
plan: 5 ani total: 7 ani 10 luni si 11 zile |
Deorbitează | 5 februarie 2019 (pierderea semnalului) |
ID COSPAR | 2011-037A |
SCN | 37755 |
Specificații | |
Platformă | "Navigator" |
Greutate | 3295 kg |
Diametru | 10 m |
Putere | 2400 W |
Surse de alimentare | panouri solare |
Orientare | triaxial |
mutator | CUDM [1] |
Durata vieții active | 5 ani (durata de viata balistica 10 ani) [2] |
Elemente orbitale | |
Tipul orbitei | Orbită geocentrică eliptică înaltă |
Axa majoră | 189.000 km |
Excentricitate | 0,9059 |
Starea de spirit | 51,3° (inițială) |
Perioada de circulatie | 8 zile 7 ore |
apocentrul | 338.541,5 km |
pericentru | 10.651,6 km |
Site-ul RadioAstron | |
Fișiere media la Wikimedia Commons |
„Radioastron” ( ing. RadioAstron ) este un proiect spațial internațional [3] cu participarea rusă principală pentru a efectua cercetări astrofizice fundamentale în domeniul radio al spectrului electromagnetic folosind un radiotelescop spațial (SRT) montat pe nava spațială rusă (SC) Spektr -R, ca parte a rețelelor VLBI terestre . Coordonatorul proiectului este Centrul Astrospace al FIAN [4] . Proiectul face posibilă obținerea celei mai mari rezoluții unghiulare din istoria astronomiei [5] - 7 microsecunde de arc la o linie de bază de 340.000 km [6] .
Primul dintre cele patru dispozitive din seria Spectrum (al doilea este Spectrum-RG , al treilea este Spectrum-UV , iar al patrulea este Spectrum-M ).
Scopul științific principal al misiunii este de a studia obiecte astronomice de diferite tipuri, cu o rezoluție fără precedent de până la milionimi de secundă de arc . Rezoluția obținută cu ajutorul proiectului Radioastron va face posibilă studierea:
Pe lângă echipamentul pentru misiunea principală, la bordul satelitului se află instrumente pentru experimentul Plasma-F [7] . Dispozitivul cântărește aproximativ 20 kg și poate măsura debitul vântului solar cu o rezoluție în timp de 30 de milisecunde (aceasta este comparabilă cu sateliții precum „ACE” (Advanced Composition Explorer) și „ Wind „. Măsurătorile vitezei, temperaturii și concentrației vântului solar au o rezoluție în timp de 1,5 secunde [8] .
Sarcinile experimentului științific Plasma-F sunt de a monitoriza mediul interplanetar pentru a face prognoze „ vtemei spațiale ”, de a studia vântul solar și turbulența câmpului magnetic în intervalul 0,1–30 Hz și de a studia procesele de accelerare a particulelor cosmice . . Satelitul se află în afara magnetosferei Pământului timp de câteva zile , ceea ce face posibilă observarea mediului interplanetar și apoi trece foarte repede prin toate straturile magnetosferei, datorită cărora este posibilă monitorizarea schimbării acestuia.
Baza proiectului este un radio interferometru terestre cu o bază extra lungă , constând dintr-o rețea de radiotelescoape la sol și un radiotelescop spațial (SRT) [3] [4] instalat pe nava spațială rusă Spektr-R . Creatorul aparatului „Spektr-R” - NPO numit după Lavochkin [9] , designer șef - Vladimir Bobyshkin [8] .
Esența experimentului este observarea simultană a unei surse radio de către telescoape radio spațiale și terestre. Înregistrările primite la radiotelescoape sunt furnizate cu marcaje temporale de la ceasuri atomice de înaltă precizie , care, împreună cu cunoașterea exactă a poziției telescoapelor, face posibilă sincronizarea înregistrărilor și obținerea interferențelor din semnalele înregistrate la diferite telescoape. Din acest motiv, telescoapele care funcționează independent constituie un singur interferometru, a cărui rezoluție unghiulară este determinată de distanța dintre telescoape și nu de dimensiunea antenelor ( metoda VLBI ). SRT circulă pe o orbită eliptică cu o înălțime a apogeului de aproximativ 340 mii km [10] , comparabilă cu distanța până la Lună și folosește gravitația lunară pentru a roti planul orbitei sale. Rezoluția ridicată în observarea surselor radio este asigurată de brațul mare al interferometrului, care este egal cu altitudinea apogeului orbitei .
Parametrii principali ai interferometrului sol-spațiu al proiectului Radioastron [11] :
Interval (λ, cm) | 92 | optsprezece | 6.2 | 1,2—1,7 |
Interval (ν, GHz) | 0,327 | 1.665 | 4,83 | 25-18 |
Lățime de bandă (Δν, MHz) | patru | 32 | 32 | 32 |
Lățimea lobului de interferență ( μs de arc ) la o linie de bază de 350.000 km | 540 | 106 | 37 | 7.1-10 |
Sensibilitate la flux (σ, m Jy ), antenă EVLA pe Pământ , acumulare 300 s | zece | 1.3 | 1.4 | 3.2 |
Lățimea lobului de interferență determină rezoluția unghiulară a interferometrului radio, adică, de exemplu, la o lungime de undă de 92 cm , Radioastron va putea distinge două surse de emisie radio situate la o distanță unghiulară de aproximativ 540 μs sau mai mult . unul de celălalt și la o lungime de undă de 6,2 cm - chiar mai aproape ( 37 µs și mai mult) [12] .
Funcționarea interferometrului necesită cunoașterea poziției navei spațiale cu mare precizie. Conform termenilor de referință, precizia necesară este: câteva sute de metri distanță, viteză - nu mai puțin de 2 cm / s , accelerație - 10 -7 m / s² . Pentru a se asigura că aceste cerințe sunt utilizate [5] :
Un radiotelescop spațial cu o antenă parabolică de recepție cu un diametru de 10 metri a fost lansat pe o orbită cu apogeu înalt a unui satelit Pământesc cu o înălțime de până la 350 mii km ca parte a navei spațiale Spektr-R [13] . Este cel mai mare radiotelescop spațial din lume, care a fost notat în Cartea Recordurilor Guinness [14] .
În proiectul Radioastron, utilizarea unui radiotelescop pe o orbită foarte eliptică face posibilă obținerea unui interferometru cu o bază mult mai mare decât diametrul Pământului. Un interferometru cu o astfel de bază face posibilă obținerea de informații despre structura surselor radio galactice și extragalactice pe scale unghiulare de ordinul a 30 de microsecunde și chiar până la 8 microsecunde de arc pentru cea mai scurtă lungime de undă a proiectului ( 1,35 cm ) când observând la lungimea maximă a bazei.
EchipamentMasa totală a încărcăturii utile științifice este de aproximativ 2600 kg . Include masa unei antene parabolice drop-down cu un diametru de 10 m ( 1500 kg ) și o masă a unui complex electronic care conține receptoare, amplificatoare cu zgomot redus , sintetizatoare de frecvență , unități de control, convertoare de semnal, standarde de frecvență, un sistem informativ de transmitere a datelor științifice (aproximativ 900 kg ). Masa întregului satelit , lansat pe orbită folosind vehiculul de lansare Zenit-2SB cu treapta superioară Fregat-2SB, este de aproximativ 3850 kg [9]
Puterea totală a sistemului este de 2600 W , din care 1150 W sunt folosiți pentru instrumente științifice. În timp ce sunteți la umbră , acumulatorul dispozitivului vă permite să lucrați aproximativ două ore fără energie de la panourile solare [8] .
AntenăAntena radiotelescopului spațial este formată din 27 de lobi . Când a fost lansată pe orbita țintă, antena era într-o stare pliată (asemănătoare cu o umbrelă). După atingerea orbita țintă s-a efectuat deschiderea mecanică a antenei radiotelescopului [8] . Antena este realizată din fibră de carbon [15] .
Prototipul, o antenă de 5 metri, a fost testat la sol și a confirmat corectitudinea designului ales. Apoi a fost fabricată o antenă de 10 metri, testată mai întâi la sol la locul de testare [16] pentru testarea și calibrarea KRT-10 la Observatorul de radioastronomie Pushchino .
Până la eșecul ultimului set al receptorului de legătură radio de comandă în ianuarie 2019, cele mai mari complexe de antene rusești P-2500 (diametru 70 m ) în Centrul de Est pentru Comunicații în Spațiul Adînc și TNA-1500 (diametru 64 m ) în Centru pentru comunicațiile spațiale de lângă Moscova au fost folosite pentru sesiuni de comunicare bidirecțională „ Lacurile Urșilor . La distanțe scurte până la SRT (până la 100 mii km ), a fost utilizată antena NS-3.7, situată în MCC-L în NPO. S. A. Lavochkina.
Comunicarea cu aparatul „Spektr-R” a fost posibilă în două moduri. Primul mod este comunicarea bidirecțională, inclusiv transmiterea comenzilor către placă și primirea informațiilor de telemetrie de la aceasta.
Al doilea mod de comunicare este resetarea datelor interferometrice radio printr-o antenă foarte direcțională a unui complex radio foarte informativ (VIRK). Datele trebuiau transmise în timp real [5] deoarece telescopul nu includea un dispozitiv de stocare de mare capacitate. În 2015, o stație de urmărire creată pe baza radiotelescopului RT-22 de 22 de metri din Pushchino , lângă Moscova, a fost folosită pentru a primi date radio interferometrice . Fluxul de informații colectat de telescop a fost de 144 megabiți pe secundă. Pentru a permite observațiile interferometrice într-un moment în care nava spațială nu este vizibilă pentru stația de urmărire Pushchino, Roskosmos a finanțat crearea unor stații de urmărire suplimentare în afara Rusiei: în SUA și Africa de Sud [17] [18] . Începând cu august 2013, stația din Green Bank (SUA, Virginia de Vest) a fost dată în funcțiune [5] .
Proiectul a fost demarat în 1979-1980, cu aprobarea lui Leonid Ilici Brejnev , acesta a supraviețuit unei perioade de stagnare și unei recesiuni economice în anii 1990 .
În a doua jumătate a anilor 2000, proiectul a fost revizuit semnificativ timp de aproximativ 5 ani [5] .
SRT a fost lansat pe 18 iulie 2011 la 6:31 ora Moscovei de pe locul 45 al Cosmodromului Baikonur de către vehiculul de lansare Zenit-2SLB80 cu treapta superioară Fregat-SB [19] .
Pe 18 iulie 2011, la ora 10:06, ora Moscovei, nava spațială Spektr-R a atins orbita țintă extrem de eliptică cu următorii parametri [9] :
În dimineața zilei de 22 iulie s-a dat comanda de deschidere a antenei, după aproximativ 10 minute s-a primit semnal că motorul responsabil cu deschiderea a încetat să se mai miște. Cu toate acestea, nu a existat niciun semnal care să confirme dezvăluirea. În noaptea de 22 spre 23 iulie s-a hotărât dislocarea satelitului în așa fel încât soarele să încălzească uniform structura antenei. Dimineața s-a dat o a doua comandă de deschidere a telescopului, iar apoi de fixare a petalelor. După aceea, au fost primite semnale care confirmă fixarea cu succes a fiecăruia dintre cei 27 de lobi de antenă [5] .
Sub influența gravitației lunare, planul orbitei se rotește continuu, ceea ce permite observatorului să scaneze spațiul în toate direcțiile [5] . În timpul de funcționare planificat ( 5 ani ), atracția Lunii va ridica apogeul radiotelescopului la o înălțime de 390.000 km [20] .
Când se deplasează pe orbită, nava spațială trece prin centurile de radiații ale Pământului , ceea ce crește sarcina de radiație asupra instrumentelor sale. Durata de viață a navei spațiale este de aproximativ 5 ani [21] . Conform calculelor balistice, SRT va zbura timp de 9 ani , după care va intra în straturile dense ale atmosferei și va arde [22] .
În martie 2012, orbita a fost corectată, ceea ce a asigurat un regim stabil gravitațional pentru următorii 10 ani [5] .
La momentul intrării sale pe orbită, radiotelescopul spațial instalat la bordul navei rusești Spektr-R este cel mai îndepărtat radiotelescop de Pământ [20] .
După deschiderea oglinzii antenei de recepție SRT, a durat aproximativ trei luni înainte de începerea observațiilor pentru a se sincroniza cu radiotelescoapele terestre [23] .
La sfârșitul testării tuturor sistemelor dispozitivului, a început etapa cercetării științifice. Pe Pământ, radiotelescoape de două sute de metri din Green Bank ( Virginia de Vest , SUA ) și în Effelsberg ( Germania ), precum și faimosul radioobservator Arecibo ( Porto Rico ) [20] sunt folosite ca radiotelescoape sincrone . Un interferometru din spațiul terestre cu o astfel de bază oferă informații despre caracteristicile morfologice și coordonatele surselor radio galactice și extragalactice cu lobi de interferență cu o lățime de până la 8 microsecunde pentru cea mai scurtă lungime de undă a proiectului ( 1,35 cm ).
Până pe 5 august, întregul complex Plasma-F [24] a fost pornit și au fost obținute primele măsurători [25] .
Pe 27 septembrie, Spektr-R a efectuat pentru prima dată observații de testare ale unui obiect spațial - rămășița supernovei Cassiopeia A. Observațiile au fost efectuate cu succes prin scanare în două direcții ortogonale în intervalele de 92 și 18 cm în două polarizări circulare.
Pe 29 și 30 octombrie 2011, radiotelescopul a făcut observații ale maserului W3(OH) din constelația Cassiopeia [26] .
În perioada 14-15 noiembrie 2011, au fost efectuate cu succes observații simultane în modul interferometric pe Spektr -R SRT, trei radiotelescoape rusești care formează rețeaua radio interferometrică „Kvazar” (RT-32 „ Svetloe ”, RT-32 „ Zelenchukskaya ", RT-32 " Badary ") și radiotelescopul Crimeea RT-70 "Evpatoria". Scopul observației a fost pulsarul PSR B0531+21 din Nebuloasa Crabului , quasarii 0016+731 și 0212+735 (pentru a studia quasarul 0212+735, a fost folosit suplimentar radiotelescopul german de 100 de metri din Effelsberg [27] ) , precum și sursele de radiație maser W3(OH ) [28] .
Se desfășoară aproximativ 100 de experimente științifice pe lună [5] .
Costul total al programului Radioastron este foarte mare[ cât? ] , așa că s-a format un comitet internațional care să întocmească un program științific; o cerere de timp de observare poate fi depusă de orice om de știință, comitetul selectează aplicațiile cu cel mai puternic nivel științific, oferind cele mai interesante idei științifice [5] .
În iulie 2016, a început al patrulea an al programului de observare deschisă, 11 proiecte au fost selectate pentru implementare în această perioadă [29] :
Liderii aplicațiilor acceptate pentru implementare sunt trei reprezentanți din Rusia, doi din Olanda și câte unul din Spania, Japonia, Africa de Sud și SUA. Co-autorii aplicațiilor reprezintă 19 țări ale lumii în număr de aproximativ 155 de persoane. Cel mai mare număr de coautori de aplicații este din Rusia, urmat de SUA, Germania, Spania, Țările de Jos, Australia, Italia și altele.
- Comunicat de presă al Institutului de Fizică. Lebedev RASDin 10 ianuarie 2019, comunicarea cu satelitul s-a pierdut; în același timp, perioada de garanție a satelitului a expirat încă din 2014 (inițial, lucrarea lui Spektr-R era planificată să fie finalizată în 2016, dar a fost prelungită până la sfârșitul anului 2019) [30] [31] . Pe 12 ianuarie a devenit cunoscut faptul că radiotelescopul de pe nava spațială Spektr-R a încetat să mai funcționeze pentru a primi date de comandă, dar în același timp continuă să trimită informații pe Pământ [32] . Supraveghetorul științific al proiectului, membru corespondent al Academiei Ruse de Științe, Yuri Kovalev, a explicat că Spektr-R funcționează numai la comenzile de pe Pământ: înainte de fiecare sesiune, un program de observare este așezat la bord și este trimis un semnal pentru a porni antenă recepție-emițătoare; acum o astfel de comandă nu ajunge la bordul dispozitivului, care este transferat în „poziția de acasă”, în această stare, panourile solare continuă să furnizeze energie, dar alte părți ale satelitului nu mai sunt expuse la radiația solară și sunt răcite [ 33] . Există încă speranțe pentru restabilirea comunicării, se desfășoară sesiuni de comunicare în încercarea de a îmbunătăți situația, dar dacă nu este posibilă restabilirea comunicării cu nava spațială și începerea transmiterii comenzilor de control, atunci funcționarea satelitului și a telescopului va a fi completat. Conform semnelor indirecte, Spektr-R este pe deplin operațional, cu excepția echipamentelor radio care primesc comenzi de la Pământ; în starea actuală va putea exista până în septembrie 2019, grație programului de orientare în situații de urgență, care funcționează în lipsa comenzilor externe [34] . Ultimul semnal de la Spektra-R a fost primit pe 5 februarie [35] . La 15 februarie 2019, la o ședință a comisiei de stat din Roscosmos , s-a decis transferul dispozitivului sub controlul producătorului - NPO numit după Lavochkin - pentru continuarea lucrărilor privind stabilirea comunicării cu satelitul. Lucrările au fost programate pentru perioada de până la 15 mai, după care s-a luat o decizie cu privire la soarta viitoare a Spektr-R [36] .
La 30 mai 2019, a avut loc o ședință a Comisiei de Stat pentru a revizui cursul testelor de zbor ale Spektr-R. Comisia de Stat a audiat rapoartele reprezentanților industriei de rachete și spațiale și ai comunității științifice și a decis să finalizeze proiectul Spektr-R [37] .
În primul an de funcționare (începând cu 18 iulie 2012) pe interferometrul spațial terestre al proiectului Radioastron, constând din telescoape SRT și terestre, s-au făcut observații pe 29 de nuclee galactice active, 9 pulsari ( stele neutronice ), 6 surse de linii maser în regiunile de formare a stelelor și sistemele planetare [38] .
Pe 9 octombrie 2012, un grup internațional de cercetători ai miezului galaxiei active a obținut prima imagine a galaxiei active rapid variabile 0716+714 la o lungime de undă de 6,2 cm pe baza rezultatelor observațiilor efectuate de interferometrul spațial sol al proiectului RadioAstron împreună. cu rețeaua europeană VLBI [39] .
Unul dintre principalele tipuri de obiecte studiate sunt quasarii . Cu ajutorul proiectului Radioastron, a fost posibilă măsurarea lățimii începutului unui jet relativist. S-a dovedit a fi aproximativ 1 St. anul , aceste informații sunt utilizate în mod activ pentru a dezvolta modele pentru formarea unor astfel de jeturi [5] .
Un alt rezultat a fost măsurarea luminozității jeturilor quasar relativiste. Radiotelescoapele de la sol sunt limitate la o anumită valoare a luminozității și nu permit să se determine dacă luminozitatea reală este egală sau mai mare decât aceasta. Datele de la peste 60 de quasari au arătat că aceste avioane sunt mult mai strălucitoare decât reprezentările anterioare. Acest lucru necesită o restructurare serioasă a modelelor existente de dispozitive quasar. Anterior, se credea că electronii relativiști radiază în principal în jeturi . Acest model nu permite obținerea luminozității observate. Unul dintre noile modele poate fi un model cu jet format din protoni accelerați la viteze relativiste , dar atunci apare întrebarea despre mecanismul de accelerare a protonilor la energii atât de mari. Poate că această problemă este legată de problema sursei razelor cosmice de înaltă energie [5] .
Observarea spectrului pulsarilor, în loc de imaginea destul de netedă așteptată, a dat un număr de vârfuri mici. Acest lucru necesită reelaborarea teoriei mediului interstelar . Una dintre explicații poate fi zonele de turbulență compacte , ducând la distorsiunea radiației electromagnetice care trece prin ele [5] .
În timpul observațiilor megamaserului de apă din galaxia M 106 în intervalul de 1,3 MHz cu o linie de bază de 340 mii km (împreună cu radiotelescopul de la sol din Medicina, Italia), a fost atins un record absolut de rezoluție unghiulară în astronomie - 8 microsecunde de arc (aproximativ la acest unghi, la observarea de pe Pământ, va fi vizibilă o monedă de rublă aflată pe suprafața Lunii) [40] .
A fost descoperită o împrăștiere puternică a emisiilor radio prin plasma interstelară [6] .
În 1979, la stația Salyut-6 a fost creat un observator radio cu primul radiotelescop spațial KRT-10 [41] .
În 1997, JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) a lansat radiotelescopul HALCA cu diametrul de 8 metri pe o orbită de aproximativ 10 ori mai mică decât orbita Spektr-R. Dispozitivul a funcționat cu succes până în 2005.
China are in plan să lanseze două nave spațiale similare cu Spektr-R, utilizând în același timp în mod activ dezvoltările proiectului rusesc [5] .
radioastronomie | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Noțiuni de bază | |||||||||
radiotelescoape |
| ||||||||
Personalități | |||||||||
subiecte asemănătoare | |||||||||
Categorie:Radioastronomie |
Observatoarele spațiale din Roscosmos | |
---|---|
Operare | |
Planificat |
|
istoric |
|
telescoapele spațiale | |
---|---|
Operare |
|
Planificat |
|
Sugerat | |
istoric |
|
Hibernare (misiune finalizată) |
|
Pierdut | |
Anulat | |
Vezi si | |
Categorie |
|
|
---|---|
| |
Vehiculele lansate de o rachetă sunt separate prin virgulă ( , ), lansările sunt separate printr-o interpunct ( · ). Zborurile cu echipaj personal sunt evidențiate cu caractere aldine. Lansările eșuate sunt marcate cu caractere cursive. |