Millimetron

" Millimetron " (" Spektr-M ") er et rumobservatorium af millimeter- og infrarødt bølgelængdeområde med et kryogenisk teleskop med en diameter på 10 m . I kommunikationsmåden med Jorden vil det fungere som det største virtuelle radioteleskop , der er i stand til at udforske strukturen af ​​kernerne i galakser, sorte huller, pulsarer, studere kosmisk mikrobølgebaggrundsstråling, søge efter de tidligste spor af dannelsen af Univers, hvide huller og ormehuller . Lanceringen er planlagt efter 2025 [1] .

Analoger af Millimetron-missionen er ikke planlagt i noget land i verden i de næste 15 år.

Teleskopets arbejdsområde er fra 20 µm til 17 mm. Det antages, at teleskopet vil kunne fungere både som et enkelt teleskop og som en del af et interferometer med Jord-Rum-baser (med jordbaserede teleskoper) [2] . Projektet blev ledet af akademiker Nikolai Kardashev [3] .

Den fjerde af Spektr-seriens enheder (den første blev lanceret den 18. juli 2011 Spektr-R , den anden blev lanceret den 13. juli 2019 Spektr-RG , den tredje er ved at blive udviklet af Spektr-UF ).

Historie

"Millimetron" blev udtænkt tilbage i 1990'erne, men på grund af kompleksiteten af ​​tekniske problemer, hvoraf mange skal løses for første gang, blev implementeringen af ​​planen gentagne gange udskudt. Millimetron-projektet blev foreslået af Astrospace Center for Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences som en fortsættelse og udvikling af det russiske Radioastron- projekt.

• I 2014 på ISS dem. M. F. Reshetnev , design i fuld størrelse og teknologiske modeller af observatoriets strukturelle elementer blev skabt, og deres test begyndte [4] .
• I februar 2015 rapporterede Roscosmos pressetjeneste, at i ISS dem. M. F. Reshetnev , prototyper og modeller af komponenterne i det fremtidige observatorium bliver lavet [5] . Virksomhedens specialister har afsluttet skabelsen af ​​et nyt element designet til termisk vakuumtestning af prøver af nye materialer til et rumradioteleskop - et vakuumtestkammer [6] .

• Den 25. marts 2015 rapporterede Roscosmos pressetjeneste, at i ISS dem. M. F. Reshetnev udvikler og tester selvstændigt komplekset af indbygget videnskabeligt udstyr "Millimetron" [7] .

• Fra begyndelsen af ​​januar 2019 er udkastet til design af rumkomplekset blevet forsvaret [8] .

• Den 21. juni 2021 fortalte FIAN vicedirektør Larisa Likhacheva til medierne, at Jet Propulsion Laboratory og NASA havde ønsket at skabe en heterodynmodtager til Spektra-M siden 2014, men i 2016, under dannelsen af ​​det nye ti-årige amerikanske rum programmet var enheden til Millimetron ikke inkluderet i det af årsager, der kun er kendt af den amerikanske side [9] .

• Den 1. juli 2019 fortalte FIANs vicedirektør Larisa Likhacheva til medierne, at Kina kunne lave en matrixmodtager til Spektra-M, en anden matrixmodtager kunne skabes ved samarbejde mellem videnskabsmænd fra Frankrig, Sverige og Holland [10] .

• Den 6. november 2019 fortalte FIANs vicedirektør Larisa Likhacheva til medierne, at Rusland og Frankrig er ved at forberede en aftale om Spectra-M-lanceringsprogrammet, en aftale med Sydkorea er i sidste fase og et dokument om samarbejde med det italienske rumfartsrum. Agenturet er allerede blevet underskrevet. Også interaktion på Spektr-M er taget i betragtning i det russisk-kinesiske rumudforskningsprogram. Arbejdsdesigndokumentation for apparatet er i øjeblikket under udvikling. Parallelt hermed udføres skabelsen af ​​design og teknologiske layouts, denne fase vil vare indtil 2023 [11] .

• Den 1. juli 2021 fortalte Sergey Trushkin, leder af det radioastrofysiske laboratorium for Det Russiske Videnskabsakademis særlige astrofysiske observatorium, til medierne, at Spektr-M kun kunne lanceres i midten af ​​2030'erne, selvom al finansieringen var nødvendig til projektet blev tildelt [12] . Den 20. juli blev overførslen af ​​projektimplementeringen for 2030 bekræftet til medierne af vicepræsidenten for det russiske videnskabsakademi, akademiker Yuri Balega [13] . Samme dag tilbageviste Larisa Likhacheva, vicedirektør for Fysisk Institut for Det Russiske Videnskabsakademi, Balegas ord om udsættelsen af ​​opsendelsen af ​​teleskopet [14] .

• Den 9. august 2021 fortalte vicedirektør for Physics Institute of the Russian Academy of Sciences Larisa Likhacheva til medierne, at mellemstatslige aftaler med Kina, Sydkorea, Frankrig og Italien om deres deltagelse i oprettelsen af ​​Spektr-M-observatoriet er ved at blive udarbejdet til underskrivelse vil den præcisere hvert lands specifikke rolle - projektdeltagere på grundlag af tidligere indgåede aftaler. Ifølge hende er interessen for Millimetron-projektet fra det internationale samfund vokset markant i løbet af de seneste to år på grund af succes med at skabe et observatorium og det faktum, at det store japanske projekt SPICA , som til en vis grad konkurrerede om Millimetron , var lukket. " For nylig blev det spanske nationale observatorium og Yebes-observatoriet [15] interesseret i projektet .

• Den 12. november 2021 rapporterede medierne, der citerede beslutningen fra Rumrådet for Det Russiske Videnskabsakademi, at der er indgået seks internationale aftaler om Millimetron-projektet (Kina, Sydkorea, Italien, Frankrig, Holland og USA ) og yderligere fire er ved at blive klargjort til underskrivelse [16] .

• Den 5. maj 2022 fortalte lederen af ​​FIAN-rumcenteret, Sergei Likhachev, til medierne, at udenlandske partnere, herunder Frankrig, Kina, Sydkorea og Italien, ikke officielt har nægtet at samarbejde med Rusland i arbejdet med Millimetron-projektet. Arbejdet blev bremset af politiske årsager, men det fortsætter [17] . Rusland og Kina forbereder sig på at genunderskrive en aftale om samarbejde om arbejdet med Millimetron-projektet, og en aftale mellem agenturer med Sydkorea er også under forberedelse til undertegnelse [18] .

• Den 3. september 2022 fortalte vicedirektør for Physics Institute of the Russian Academy of Sciences Larisa Likhacheva til medierne, at FIAN forhandlede med to russiske virksomheder om at skabe en kryogen maskine til Spektra-M til erstatning for den franske virksomhed Air Liquide (en af verdens største producenter af gasser, teknologier og tjenester til industrien), som annoncerede sin tilbagetrækning fra Rusland den 2. september. På dette stadium er russiske virksomheder klar til at skabe en maskine, der er i stand til at afkøle enhedens spejl til 60-70 grader Kelvin, mens afkøling til 20 grader Kelvin (-253,15 grader Celsius) oprindeligt var planlagt. Instituttet håber, at en producent vil blive udvalgt inden udgangen af ​​september 2022 og vil være i stand til at producere en maskine, der køler op til 70-60 grader Kelvin i første fase, og derefter vil tage fat på udviklingen af ​​en 20-graders maskine . På dette stadium er det umuligt at forudsige, hvor lang tid det vil tage at skabe en sådan maskine [19] .

Forventede begivenheder

• I 2020-2021 Det italienske rumagentur ASI vil teste et langbølgelængde array-spektrometer i en ballon over det nordlige Rusland [20] .
• Fra 2021 begynder udviklingen og fremstillingen af ​​Navigator-M rumplatformen til Spektra-M.
• Ved udgangen af ​​2025 inden for rammerne af FKP for 2016-2025. FIAN skal færdiggøre produktionen af ​​arbejdsdesigndokumentation (DKD) af nyttelasten til Spektra-M.

Retningslinjer for forskning

Udarbejdelsen af ​​det videnskabelige program udføres af seks internationale videnskabelige grupper. Mere end 60 udenlandske forskere deltager i projektet.

Det videnskabelige program for Millimetron-projektet omfatter tre hovedområder for forskning:

• fysiske processer i det tidlige univers: i enkeltspejltilstand vil Millimetron forsøge at detektere forvrængninger i CMB-spektret. Sådanne undersøgelser vil for første gang give videnskabsmænd mulighed for at se ind i den "usynlige" del af universet i æraen før rekombination, hvor den var uigennemsigtig for stråling [21] .
• Undersøgelsen af ​​aktive galaktiske kerner: På grund af rekordfølsomhed og hidtil uset vinkelopløsning vil Millimetron teste hypotesen om eksistensen af ​​ormehuller. Han vil være i stand til at undersøge strukturerne af magnetiske felter nær hypotetiske ormehulsindgange og mulige udstrømninger af stof fra disse områder.
• Livets oprindelse i universet: det er i terahertz-området, hvor Millimetron vil observere objekter i himmelsfæren, at et stort antal molekylære linjer for komplekse molekyler, de såkaldte præbiotika, er placeret, uden hvilke eksistensen af livet, ifølge moderne begreber, er umuligt. Takket være Spektr-M vil forskere også være i stand til at studere protoplanetariske skiver, nogle exoplaneter, disse planeters atmosfærer og jordiske planeter [22] .

1. Molekylær sammensætning og fysiske forhold i planeternes atmosfære og deres satellitter i solsystemet ;
2. Asteroider og kometer ;
3. Støvkomponent af det interplanetariske medium, Van Allen-bælterne og Oort-skyen ;
4. Spektropolarimetri, kortlægning, undersøgelse af rotation og variabilitet af stjerner af forskellige typer (fra kæmper, Wolf-Rayet-stjerner , Cepheider til normale stjerner, dværge, neutron- og kvarkstjerner , galaktiske sorte huller );
5. Planeter og støvskaller af stjerner, påvisning og undersøgelse af stjernernes oprindelse og udvikling, planetsystemer og endda individuelle planeter, submillimeter masere , søger efter manifestationer af liv i universet ;
6. Sammensætning, struktur og dynamik af de koldeste gas- og støvskyer;
7. Stoffets struktur og dynamik omkring det supermassive sorte hul i centrum af galaksen ;
8. Galaksens dynamik ved radiale hastigheder og egenbevægelser af stjerner af forskellige klasser ;
9. Dynamik og masser af galakser i den lokale gruppe ;
10. Fordeling af mørk masse i vores galakse og lokale system;
11. Struktur og dynamik af gas- og støvkomponenten i galakser og kvasarer , galaksefusioner, stjerneudbrud, Megamasere,
12. Struktur og fysiske processer i galaksernes kerner, acceleration af kosmiske stråler ;
13. Struktur og dynamik af hobe af galakser og superhobe , fordeling af skjult masse i dem;
14. Udvidede strukturer nær radiogalakser i henhold til synkrotronstråling og spredning af nuklear stråling;
15. Struktur og dynamik af kollisionen af ​​galakser;
16. Tidlige galakser, påvisning af galakser i deres dannelsesstadium, undersøgelse af deres efterfølgende udvikling, herunder undersøgelse af udviklingen af ​​stjerne-, gas- og støvkomponenter og skjult masse;
17. Ekstragalaktiske supernovaer og kosmologi ;
18. Gravitationslinser , de er som naturlige teleskoper;
19. Kemisk evolution og kosmologi;
20. Sunyaev-Zel'dovich-effekten i submillimeterspektret og kosmologien;
21. Submillimeter Hubble-diagram og kosmologi;
22. Diagram vinkelstørrelse - rødforskydning og kosmologi;
23. Diagram over egenbevægelse - rødforskydning, relikvies egenbevægelse og kosmologi;
24. Diagram over superluminal bevægelse - rødforskydning og kosmologi;
25. Rumlige fluktuationer af relikviestråling i submillimeterområdet og kosmologi,
26. Fysiske processer og struktur af eksplosionen under fusionen af ​​stjerner, brugen af ​​data om udvidelsen af ​​skallen til at bestemme de kosmologiske parametre;
27. Søgningen efter præ-galaktiske objekter, studiet af de tidlige stadier af universets udvikling fra rekombinationsøjeblikket ( rekombinationslinjer ) til begyndelsen af ​​dannelsen af ​​stjerner og galakser, søgen efter primære sorte huller;
28. Evolution af stof og vakuum, tilstandsligning for latent masse og latent energi , relikvier af inflation , ormehuller , multi-element model af universet, yderligere rumlige dimensioner;
29. Gravitationsstråling i galaksen og universet (relikbestråling, eksplosioner i galaksernes kerner, eksplosioner og kollisioner af stjerner, dobbeltstjerner);
30. Astroingeniøraktiviteter i galaksen og universet ;
31. Opbygning af et astronomisk koordinatsystem med høj præcision;
32. Opbygning af en højpræcisionsmodel af Jordens gravitationsfelt .

Konstruktion

Millimetron bliver skabt på basis af Navigator-M-platformen , udviklet på Lavochkin NPO.

Videnskabeligt udstyr

Institute of Radio Engineering and Electronics of the Russian Academy of Sciences  - oprettelse af heterodyne modtagere med en frekvens på op til 600 gigahertz.

STC "Cryogenic Technology" - skabelsen af ​​en kryogen indbygget maskine til afkøling af teleskopspejlet i rummet til ultralave temperaturer - 30 kelvin (minus 243 grader Celsius) [23] . Dette er primært nødvendigt for enkeltantennetilstanden, da det for at opnå den højest mulige følsomhed af bolometriske array-modtagere er nødvendigt at afkøle dem så meget som muligt.

Sumitomo er en producent af  kulfiber med høj modul til antennepaneler.

Research Institute of Space and Aviation Materials (NIIKAM) er en udvikler af et bindemiddel til kulfiber med høj modul.

Åbningstider

Spektr-M vil være i stand til at fungere i to tilstande: i interferometertilstand og i enkeltspejltilstand. For hvert af de to regimer udvikles dets eget specifikke videnskabelige udstyr, og dets egne forskningsopgaver stilles.