| Spektr-R | |
|---|---|
| Radioastron | |
| "Spektr-R" i montage- og testbygningen af Baikonur Cosmodrome | |
| Kunde | Astrospace Center FIAN |
| Fabrikant | NPO opkaldt efter Lavochkin |
| Operatør | NPO opkaldt efter Lavochkin |
| Opgaver | undersøgelse af astronomiske objekter med en opløsning på op til 7 µs bue |
| Satellit | jorden |
| affyringsrampe | Baikonur , sted 45/1 |
| løfteraket | " Zenith-3SLBF " |
| lancering | 18. juli 2011 kl. 02:31 UTC |
| Går ind i kredsløb | 18. juli 2011 kl. 06:06 UTC |
| Flyvevarighed |
plan: 5 år i alt: 7 år 10 måneder og 11 dage |
| Deorbit | 5. februar 2019 (tab af signal) |
| COSPAR ID | 2011-037A |
| SCN | 37755 |
| specifikationer | |
| Platform | "Navigator" |
| Vægt | 3295 kg |
| Diameter | 10 m |
| Strøm | 2400 W |
| Strømforsyninger | solpaneler |
| Orientering | triaksial |
| flyttemand | CUDM [1] |
| Levetid for aktivt liv | 5 år (ballistisk levetid 10 år) [2] |
| Orbitale elementer | |
| Banetype | Høj elliptisk geocentrisk bane |
| Hovedakse | 189.000 km |
| Excentricitet | 0,9059 |
| Humør | 51,3° (initial) |
| Omløbsperiode | 8 dage 7 timer |
| apocenter | 338.541,5 km |
| pericenter | 10.651,6 km |
| RadioAstron hjemmeside | |
| Mediefiler på Wikimedia Commons | |
"Radioastron" ( Eng. RadioAstron ) er et internationalt [3] rumprojekt med førende russisk deltagelse til at udføre grundlæggende astrofysisk forskning i radioområdet af det elektromagnetiske spektrum ved hjælp af et rumradioteleskop (SRT) monteret på det russiske rumfartøj (SC) Spektr -R, som en del af terrestriske VLBI -netværk . Projektkoordinator er Astrospace Center for FIAN [4] . Projektet gør det muligt at opnå den højeste vinkelopløsning i astronomiens historie [5] - 7 mikrosekunder ved en basislinje på 340.000 km [6] .
Den første af de fire enheder i Spectrum-serien (den anden er Spectrum-RG , den tredje er Spectrum-UV , og den fjerde er Spectrum-M ).
Det videnskabelige hovedmål med missionen er at studere astronomiske objekter af forskellige typer med en hidtil uset opløsning op til milliontedele af et buesekund . Opløsningen opnået ved hjælp af Radioastron-projektet vil gøre det muligt at studere:
Ud over udstyret til hovedmissionen er der om bord på satellitten instrumenter til Plasma-F eksperimentet [7] . Enheden vejer omkring 20 kg og kan måle solvindstrømmen med en tidsopløsning på 30 millisekunder (dette kan sammenlignes med satellitter som "ACE" (Advanced Composition Explorer) og " Wind "). Målinger af solvindens hastighed, temperatur og koncentration har en tidsopløsning på 1,5 sekunder [8] .
Opgaverne for det videnskabelige plasma-F-eksperiment er at overvåge det interplanetariske medium for at lave " rumvejr "-prognoser, studere solvinden og magnetfeltturbulensen i området 0,1-30 Hz og studere processerne for kosmisk partikelacceleration . Satellitten er uden for Jordens magnetosfære i flere dage , hvilket gør det muligt at observere det interplanetariske medium og passerer derefter meget hurtigt gennem alle lag af magnetosfæren, takket være det er det muligt at overvåge dens ændring.
Grundlaget for projektet er et jord-rum radiointerferometer med en ekstra lang base , bestående af et netværk af jordbaserede radioteleskoper og et rumradioteleskop (SRT) [3] [4] installeret på det russiske rumfartøj Spektr-R . Skaberen af apparatet "Spektr-R" - NPO opkaldt efter Lavochkin [9] , chefdesigner - Vladimir Bobyshkin [8] .
Essensen af eksperimentet er den samtidige observation af én radiokilde ved hjælp af rum- og jordbaserede radioteleskoper. Optegnelserne modtaget ved radioteleskoper er forsynet med tidsstempler fra højpræcisions atomure , som sammen med nøjagtig viden om teleskopernes position gør det muligt at synkronisere optegnelser og opnå interferens fra signaler optaget ved forskellige teleskoper. På grund af dette udgør de uafhængige teleskoper et enkelt interferometer, hvis vinkelopløsning bestemmes af afstanden mellem teleskoperne og ikke af størrelsen af antennerne ( VLBI- metoden ). SRT cirkulerer i en elliptisk bane med en højde på ca. 340 tusinde km [10] , sammenlignelig med afstanden til Månen , og bruger månens tyngdekraft til at rotere kredsløbsplanet. Høj opløsning ved observation af radiokilder sikres af interferometerets store arm, som er lig med højden af orbit apogee .
De vigtigste parametre for jord-rum-interferometeret i Radioastron-projektet [11] :
| Rækkevidde (λ, cm) | 92 | atten | 6.2 | 1.2-1.7 |
| Rækkevidde (ν, GHz) | 0,327 | 1.665 | 4,83 | 25-18 |
| Båndbredde (Δν, MHz) | fire | 32 | 32 | 32 |
| Interferenslobbredde ( μs bue ) ved en basislinje på 350.000 km | 540 | 106 | 37 | 7,1-10 |
| Fluxfølsomhed (σ, m Jy ), EVLA- antenne på jorden , akkumulering 300 s | ti | 1.3 | 1.4 | 3.2 |
Bredden af interferensloben bestemmer radiointerferometerets vinkelopløsning , det vil sige, for eksempel ved en bølgelængde på 92 cm , vil Radioastron være i stand til at skelne to kilder til radioemission placeret i en vinkelafstand på omkring 540 μs eller mere fra hinanden og ved en bølgelængde på 6,2 cm - endnu tættere på ( 37 µs og mere) [12] .
Driften af interferometeret kræver viden om rumfartøjets position med høj nøjagtighed. I henhold til referencebetingelserne er den nødvendige nøjagtighed: flere hundrede meter i afstand, hastighed - ikke værre end 2 cm/s , acceleration - 10 −7 m/s² . For at sikre, at disse krav bruges [5] :
Et rumradioteleskop med en modtagende parabolsk antenne med en diameter på 10 meter blev opsendt i en høj apogeums bane for en jordsatellit med en højde på op til 350 tusinde km som en del af Spektr-R rumfartøjet [13] . Det er verdens største rumradioteleskop, som blev noteret i Guinness Rekordbog [14] .
I Radioastron-projektet gør brugen af et radioteleskop i en stærkt elliptisk bane det muligt at opnå et interferometer med en base, der er meget større end Jordens diameter. Et interferometer med en sådan base gør det muligt at opnå information om strukturen af galaktiske og ekstragalaktiske radiokilder på vinkelskalaer i størrelsesordenen 30 mikrosekunder og endda op til 8 mikrosekunders bue for den korteste bølgelængde af projektet ( 1,35 cm ) når observere ved den maksimale basislængde.
UdstyrDen samlede masse af den videnskabelige nyttelast er ca. 2600 kg . Den omfatter en masse af en nedfældelig parabolantenne med en diameter på 10 m ( 1500 kg ) og en masse af et elektronisk kompleks indeholdende modtagere, støjsvage forstærkere , frekvenssynthesizere , kontrolenheder, signalomformere, frekvensstandarder, informativt videnskabeligt datatransmissionssystem (ca. 900 kg ). Massen af hele satellitten , opsendt i kredsløb ved hjælp af Zenit-2SB løfteraket med Fregat-2SB øverste trin, er omkring 3850 kg [9]
Den samlede systemeffekt er 2600 W , hvoraf 1150 W bruges til videnskabelige instrumenter. Mens du er i skyggen , giver enhedens batteripakke dig mulighed for at arbejde i omkring to timer uden strøm fra solpaneler [8] .
AntenneRumradioteleskopets antenne består af 27 lapper . Når antennen blev sendt ind i målkredsløbet, var den i en foldet tilstand (ligner en paraply). Efter at have nået målbanen blev den mekaniske åbning af radioteleskopantennen udført [8] . Antennen er lavet af kulfiber [15] .
Prototypen, en 5-meters antenne, blev testet på jorden og bekræftede rigtigheden af det valgte design. Derefter blev der fremstillet en 10 meter antenne, først testet på jorden på teststedet [16] til test og kalibrering af KRT-10 ved Pushchino Radio Astronomy Observatory .
Indtil fejlen i det sidste sæt af kommandoradiolinkmodtageren i januar 2019, de største russiske antennekomplekser P-2500 (diameter 70 m ) i Eastern Center for Deep Space Communications og TNA-1500 (diameter 64 m ) i centret til Space Communications nær Moskva blev brugt til to-vejs kommunikationssessioner "Bear Lakes . Ved korte afstande til SRT (op til 100 tusind km ) blev NS-3.7-antennen brugt, placeret i MCC-L i NPO. S. A. Lavochkina.
Kommunikation med apparatet "Spektr-R" var mulig i to tilstande. Den første tilstand er tovejskommunikation, herunder transmission af kommandoer til tavlen og modtagelse af telemetriinformation fra den.
Den anden kommunikationstilstand er nulstilling af radiointerferometriske data gennem en meget retningsbestemt antenne af et meget informativt radiokompleks (VIRK). Dataene skulle transmitteres i realtid [5] , fordi teleskopet ikke inkluderede en højkapacitetslagringsenhed. I 2015 blev en sporingsstation oprettet på basis af det 22 meter lange RT-22 radioteleskop i Pushchino nær Moskva brugt til at modtage radiointerferometriske data . Strømmen af information indsamlet af teleskopet var 144 megabit per sekund. For at muliggøre interferometriske observationer på et tidspunkt, hvor rumfartøjet ikke er synligt for Pushchino-sporingsstationen, finansierede Roskosmos oprettelsen af yderligere sporingsstationer uden for Rusland: i USA og Sydafrika [17] [18] . Fra august 2013 blev stationen i Green Bank (USA, West Virginia) sat i drift [5] .
Projektet blev startet i 1979-1980, med godkendelse af Leonid Ilyich Brezhnev , han overlevede en periode med stagnation og en økonomisk nedtur i 1990'erne .
I anden halvdel af 2000'erne blev projektet væsentligt revideret i omkring 5 år [5] .
SRT blev opsendt den 18. juli 2011 kl. 6:31 Moskva-tid fra det 45. sted på Baikonur Cosmodrome af Zenit-2SLB80 løfteraket med Fregat-SB øverste trin [19] .
Den 18. juli 2011 kl. 10:06 Moskva-tid nåede Spektr-R-rumfartøjet målet med høj elliptisk bane med følgende parametre [9] :
Om morgenen den 22. juli blev der givet kommando om at åbne antennen, efter cirka 10 minutter blev der modtaget et signal om, at den motor, der var ansvarlig for åbningen, var holdt op med at bevæge sig. Der var dog intet signal, der bekræftede afsløringen. Det blev besluttet natten mellem den 22. og 23. juli at placere satellitten på en sådan måde, at solen jævnt opvarmede antennens drevstruktur. Om morgenen blev der udstedt en anden kommando for at åbne teleskopet og derefter reparere kronbladene. Derefter blev der modtaget signaler, der bekræftede den vellykkede fiksering af hver af de 27 antennelober [5] .
Under påvirkning af månens tyngdekraft roterer banens plan kontinuerligt, hvilket gør det muligt for observatoriet at scanne rummet i alle retninger [5] . I løbet af den planlagte driftstid ( 5 år ) vil Månens tiltrækning hæve radioteleskopets apogee til en højde på 390.000 km [20] .
Når det bevæger sig i kredsløb, passerer rumfartøjet gennem Jordens strålingsbælter , hvilket øger strålingsbelastningen på dets instrumenter. Rumfartøjets levetid er omkring 5 år [21] . Ifølge ballistiske beregninger vil SRT'en flyve i 9 år , hvorefter den vil trænge ind i atmosfærens tætte lag og brænde ud [22] .
I marts 2012 blev kredsløbet korrigeret, hvilket sikrede et gravitationsstabilt regime de næste 10 år [5] .
På tidspunktet for dets indtræden i kredsløb var rumradioteleskopet installeret om bord på det russiske Spektr-R rumfartøj det radioteleskop, der er fjernest fra Jorden [20] .
Efter at have åbnet spejlet på SRT-modtagerantennen, tog det omkring tre måneder før observationernes start at synkronisere med jordbaserede radioteleskoper [23] .
Ved afslutningen af testen af alle enhedens systemer begyndte scenen for videnskabelig forskning. På Jorden bruges to hundrede meter radioteleskoper i Green Bank ( West Virginia , USA ) og i Effelsberg ( Tyskland ), samt det berømte Arecibo radioobservatorium ( Puerto Rico ) [20] som synkrone radioteleskoper . Et jord-rum-interferometer med en sådan base giver information om de morfologiske karakteristika og koordinater af galaktiske og ekstragalaktiske radiokilder med interferenslober op til 8 mikrosekunder brede for den korteste bølgelængde af projektet ( 1,35 cm ).
Den 5. august var hele Plasma-F-komplekset [24] tændt, og de første målinger blev opnået [25] .
Den 27. september gennemførte Spektr-R for første gang testobservationer af et rumobjekt - resten af supernovaen Cassiopeia A. Observationer blev udført med succes ved at scanne i to ortogonale retninger i intervallet 92 og 18 cm i to cirkulære polarisationer.
Den 29. og 30. oktober 2011 foretog radioteleskopet observationer af W3(OH) -maseren i stjernebilledet Cassiopeia [26] .
Den 14.-15. november 2011 blev simultane observationer i den interferometriske tilstand med succes udført på Spektr -R SRT, tre russiske radioteleskoper, der danner det radiointerferometriske netværk "Kvazar" (RT-32 " Svetloe ", RT-32 " Zelenchukskaya ", RT-32 " Badary ") og Krim-radioteleskopet RT-70 "Evpatoria". Målet med observationen var pulsaren PSR B0531+21 i Krabbetågen , kvasarerne 0016+731 og 0212+735 (for at studere kvasaren 0212+735 blev det tyske 100-meter radioteleskop i Effelsberg [27] desuden brugt ) , samt kilder til maserstråling W3(OH ) [28] .
Der udføres omkring 100 videnskabelige forsøg om måneden [5] .
De samlede omkostninger ved Radioastron-programmet er meget høje[ hvor meget? ] , så der blev nedsat en international komité til at udarbejde et videnskabeligt program; en ansøgning om observationstid kan indsendes af enhver videnskabsmand, udvalget udvælger ansøgninger med det stærkeste videnskabelige niveau, der tilbyder de mest interessante videnskabelige ideer [5] .
I juli 2016, det fjerde år af det åbne observationsprogram begyndte, blev 11 projekter udvalgt til implementering i denne periode [29] :
Lederne af ansøgninger, der accepteres til implementering, er tre repræsentanter fra Rusland, to fra Holland og en hver fra Spanien, Japan, Sydafrika og USA. Medforfattere af ansøgninger repræsenterer 19 lande i verden i en mængde på cirka 155 personer. Det største antal medforfattere til ansøgninger er fra Rusland, efterfulgt af USA, Tyskland, Spanien, Holland, Australien, Italien og andre.
- Pressemeddelelse fra Fysisk Institut. Lebedev RASSiden 10. januar 2019 er kommunikationen med satellitten gået tabt; samtidig udløb satellittens garantiperiode tilbage i 2014 (oprindeligt var arbejdet med Spektr-R planlagt til at være afsluttet i 2016, men det blev forlænget til udgangen af 2019) [30] [31] . Den 12. januar blev det kendt, at radioteleskopet på Spektr-R rumfartøjet holdt op med at arbejde med at modtage kommandodata, men samtidig fortsætter med at sende information til Jorden [32] . Den videnskabelige vejleder for projektet, korresponderende medlem af det russiske videnskabsakademi Yuri Kovalev forklarede, at Spektr-R kun virker på kommandoer fra Jorden: før hver session lægges et observationsprogram om bord, og der sendes et signal om at tænde for modtage-sende antenne; nu kommer en sådan kommando ikke ombord på enheden, som overføres til "hjemmepositionen", i denne tilstand fortsætter solpanelerne med at levere strøm, men andre dele af satellitten udsættes ikke længere for solstråling og afkøles [ 33] . Der er stadig håb for genoprettelse af kommunikationen, kommunikationssessioner afholdes i et forsøg på at forbedre situationen, men hvis det ikke er muligt at genoprette kommunikationen med rumfartøjet og begynde at sende kontrolkommandoer, så vil driften af satellit og teleskop blive afsluttet. Ifølge indirekte tegn er Spektr-R fuldt operationelt, med undtagelse af radioudstyr, der modtager kommandoer fra Jorden; i sin nuværende tilstand vil den kunne eksistere indtil september 2019 takket være nødorienteringsprogrammet, som fungerer i mangel af eksterne kommandoer [34] . Det sidste signal fra Spektra-R blev modtaget den 5. februar [35] . Den 15. februar 2019, på et møde i statskommissionen for Roscosmos , blev det besluttet at overføre enheden under kontrol af producenten - NPO opkaldt efter Lavochkin - til yderligere arbejde med at etablere kommunikation med satellitten. Arbejdet var berammet til perioden indtil 15. maj, hvorefter der blev truffet en beslutning om Spektr-R'ens fremtidige skæbne [36] .
Den 30. maj 2019 blev der afholdt et møde i statskommissionen for at gennemgå forløbet af flyvetests af Spektr-R. Statskommissionen hørte rapporter fra repræsentanter for raket- og rumindustrien og det videnskabelige samfund og besluttede at afslutte Spektr-R-projektet [37] .
I løbet af det første driftsår (pr. 18. juli 2012) på jord-rum-interferometeret af Radioastron-projektet, bestående af SRT og jordbaserede teleskoper, blev der foretaget observationer af 29 aktive galaktiske kerner, 9 pulsarer ( neutronstjerner ), 6 kilder til maserlinjer i områderne for stjernedannelse og planetsystemer [38] .
Den 9. oktober 2012 opnåede en international gruppe af aktive galaksekerneforskere det første billede af den hurtigt variable aktive galakse 0716+714 ved en bølgelængde på 6,2 cm baseret på resultaterne af observationer fra jord-rum-interferometeret af RadioAstron-projektet sammen med det europæiske VLBI-netværk [39] .
En af hovedtyperne af objekter, der studeres, er kvasarer . Ved hjælp af Radioastron-projektet var det muligt at måle bredden af begyndelsen af et relativistisk jetfly. Det viste sig at være cirka 1 St. år , denne information bruges aktivt til at udvikle modeller for dannelsen af sådanne jetfly [5] .
Et andet resultat var måling af lysstyrken af relativistiske kvasarstråler. Jordbaserede radioteleskoper er begrænset til en vis lysstyrkeværdi og tillader ikke at bestemme, om den reelle lysstyrke er lig med eller større end den. Data fra mere end 60 kvasarer har vist, at disse jetfly er meget lysere end tidligere repræsentationer. Dette kræver en seriøs omstrukturering af eksisterende modeller af kvasaranordninger. Tidligere mente man, at hovedsageligt relativistiske elektroner udstråler i jetfly . Denne model tillader ikke opnåelse af den observerede lysstyrke. En af de nye modeller kan være en jetmodel bestående af protoner accelereret til relativistiske hastigheder , men så opstår spørgsmålet om mekanismen for protonacceleration til så høje energier. Måske er dette problem relateret til problemet med kilden til højenergiske kosmiske stråler [5] .
Observationen af pulsarernes spektrum gav i stedet for det forventede ret glatte billede en række små toppe. Dette kræver omarbejdelse af teorien om det interstellare medium . En af forklaringerne kan være kompakte turbulenszoner , der fører til forvrængning af den elektromagnetiske stråling, der passerer gennem dem [5] .
Under observationer af vandmegamaseren i galaksen M 106 i 1,3 MHz-området med en basislinje på 340 tusinde km (sammen med det jordbaserede radioteleskop i Medicina, Italien), blev der opnået en absolut rekord af vinkelopløsning i astronomi - 8 mikrosekunder af bue (omtrent ved denne vinkel, når man observerer fra Jorden, vil en rubelmønt, der ligger på Månens overflade, være synlig) [40] .
En stærk spredning af radioemission fra interstellar plasma er blevet opdaget [6] .
I 1979 blev der oprettet et radioobservatorium ved Salyut-6- stationen med det første rumradioteleskop KRT-10 [41] .
I 1997 lancerede JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) HALCA -radioteleskopet med en diameter på 8 meter i en bane omkring 10 gange lavere end Spektr-R-kredsløbet. Enheden fungerede med succes indtil 2005.
Kina har planer om at opsende to rumfartøjer, der ligner Spektr-R, mens de aktivt bruger udviklingen af det russiske projekt [5] .
| radio astronomi | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Basale koncepter | |||||||||
| radioteleskoper |
| ||||||||
| Personligheder | |||||||||
| relaterede emner | |||||||||
| Kategori:Radioastronomi | |||||||||
| Rumobservatorier i Roscosmos | |
|---|---|
| Drift | |
| Planlagt |
|
| historisk |
|
| rumteleskoper | |
|---|---|
| Drift |
|
| Planlagt |
|
| Foreslået |
|
| historisk |
|
| Dvale (Mission fuldført) |
|
| Faret vild | |
| Annulleret | |
| se også | |
| Kategori | |
| |
|---|---|
| |
| Køretøjer opsendt af en raket er adskilt af et komma ( , ), opsendelser er adskilt af et interpunct ( · ). Bemandede flyvninger er fremhævet med fed skrift. Mislykkede lanceringer er markeret med kursiv. | |