«Спектр-РГ» - российский проект с участием Германии, нацеленный на создание орбитальной астрофизической обсерватории, предназначенной для изучения Вселенной в рентгеновском диапазоне длин волн.
Проект предполагает создание национальной обсерватории астрофизики высоких энергий, продолжающей последовательность астрофизических спутников «Астрон» и «Гранат», также разработанных в НПО Лавочкина. Аппарат строится по модульному принципу, обладает хорошими характеристиками ориентации и стабилизации, позволяет в течение года наблюдать практически всю небесную сферу.
КА «Спектр-РГ» выведен в окрестность точки Лагранжа L2 системы Солнце-Земля. Проведение астрофизических исследований запланировано в течение 6,5 лет, из которых 4 года – в режиме сканирования звездного неба, а 2,5 года – в режиме точечного наблюдения объектов во Вселенной по заявкам мирового научного сообщества.
- Назначение астрофизика
- Статус эксплуатация,
- Объект исследований Вселенная
- Дата запуска 13 июля 2019 г.
- Космодром Байконур
- Средства выведения "Протон-М" с разгонным блоком "ДМ-03"
- Масса аппарата 2712,5 кг
- Рабочая орбита окрестность либрационной точки L2
- Срок активного существования Не менее 6,5 лет
- изучение переменности излучения сверхмассивных черных дыр;
- длительные непрерывные наблюдения источников со слабой рентгеновской светимостью;
- комплексное исследование гамма-всплесков и их рентгеновских послесвечений;
- наблюдение вспышек Сверхновых с исследованием их эволюции;
- изучение черных дыр и нейтронных звезд в нашей Галактике;
- измерение расстояний и скоростей пульсаров и других галактических источников;
- одновременное наблюдение в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах;
- исследование диффузных объектов, близких галактик как в рентгеновском, так и ультрафиолетовом диапазонах;
- локализация жесткого рентгеновского излучения от протяженных объектов;
- исследование формы спектра активных галактических ядер.
Хроники:
13 июля 2019 года. Со стартовой площадки № 81 космодрома Байконур в 15:30:57 мск состоялся успешный пуск ракеты-носителя Протон-М» с разгонным блоком «ДМ-03» и космической астрофизической обсерваторией «Спектр-РГ» производства АО "НПО Лавочкина". Спустя два часа, в 17:30 мск, состоялось отделение космического аппарата от разгонного блока и орбитальная обсерватория начала свой 100-дневный полёт в окрестность либрационной точки L2 системы Солнце – Земля, где она будет исследовать Вселенную в рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения. Зафиксировано раскрытие солнечных батарей и теплового экрана. Космический аппарат взят на сопровождение. Все системы космического аппарата работают штатно.
22 июля 2019 года. Проведена плановая коррекция орбиты КА «Спектр-РГ».
23 июля 2019 года. Успешно открыты крышки рентгеновских телескопов ART-XC и eROSITA на борту космического аппарата «Спектр-РГ». Крышки закрывали рентгеновские зеркала во время старта и первых недель полёта, чтобы защитить их от пыли и других инородных предметов во время сборки и подготовки к запуску. Начинаются калибровки и юстировки обоих телескопов с тем, чтобы начать первые научные наблюдения уже в ходе перелёта в точку L2 системы Солнце-Земля.
24 - 30 июля 2019 года. Получены первые научные данные с телескопа ART-XC. На снимке показан яркий рентгеновский пульсар Центавр X-3 (Cen X-3). Система состоит из нейтронной звезды (рентгеновского пульсара с периодом вращения 4.84 секунды), которая вращается вокруг звезды — массивного голубого сверхгиганта спектрального класса О. Двойная система находится на расстоянии ~18.6 тысяч световых от Земли. Рентгеновский пульсар Cen X-3 хорошо известен, и является первым рентгеновским пульсаром открытым в нашей Галактике в 1971 году спутником UHURU. Именно поэтому он был выбран для проверки работоспособности телескопа и построения первого изображения. Время первой экспозиции составило всего 45 минут.
6 августа 2019 года. Проведена вторая плановая коррекция траектории перелёта КА «Спектр-РГ».
13 августа 2019 года. Выпущена первая астрономическая телеграмма о наблюдении активности сверхмассивной черной дыры Стрелец А* в центре Млечного Пути. Проведено пробное наблюдение области центра Галактики, подтверждена высокая активность сверхмассивной черной дыры (масса 4 миллиона масс Солнца) Стрельца А*. Наблюдаемый ART-XC поток превышает обычную рентгеновскую светимость на два порядка величины. Сверхмассивная черная дыра Стрелец А* обычно находится в «тихом» состоянии, но в последнее время начала демонстрировать яркие вспышки (яркость увеличивалась в 100 раз). Одну из недавних таких вспышек наблюдали на ART-XC.
26 и 27 августа 2019 года. Одним из семи модулей телескопа eROSITA, установленного на орбитальной обсерватории «Спектр-РГ», получено первое научное изображение небольшого участка внегалактического неба. На рисунке показаны результаты наблюдений участка внегалактического неба 2x2 градуса. Центральный участок этого поля размером ~ 1x1 градус известен астрофизикам как UDS (Ultra Deep Survey, т.е. зона Сверхглубокого Обзора). Полученное изображение содержит сотни рентгеновских источников.
21 октября 2019 года. Завершен этап перелёта аппарата в окрестность точки либрации L2. Аппарат вышел на номинальную рабочую орбиту вокруг точки Лагранжа L2 системы «Солнце — Земля» и сформировал гало-орбиту, которая будет поддерживаться в течение всего срока его работы. После окончания подготовительных работ по настройке рентгеновских телескопов ART-XC и eROSITA обсерватория приступила к выполнению основной научной программы. На фото ученые из Института космических исследований РАН и Института внеземной физики Общества им. Макса Планка представили изображения «знаменитых» астрономических объектов, демонстрирующие возможности телескопа eROSITA.
8 декабря 2019 года. Начало перехода к режиму сканирования всего звёздного неба, который должен продлиться 4 года. КА «Спектр-РГ», двигаясь по орбите вокруг точки либрации L2 на расстоянии полутора миллионов километров от Земли, совершил один оборот вокруг оси, направленной в сторону Земли. Таким образом, был произведён пробный скан вдоль большого круга на небесной сфере.
Декабрь 2019 – март 2020 года. Проводятся наблюдения в рамках калибровок и ранней научной программы. В процессе первого обзора всего неба зарегистрированы гамма-всплески — мощные взрывы звезд в далеких галактиках; зафиксирован очень яркий рентгеновский источник на месте обычной галактики, от которой никогда не наблюдалось рентгеновского излучения на таком уровне и которая не проявляла ранее признаков наличия активного ядра; проведены наблюдения Туманности Андромеды и другие интересные исследования.
8 марта 2020 года. Ученые-астрофизики Института космических исследований РАН поздравили мам, бабушек, дочек, внучек, жен, прекрасных коллег и всех дам букетом рентгеновских изображений небесных объектов, полученных в ходе сканирования неба в рентгеновских лучах телескопом eROSITA. Среди них — остатки вспышек сверхновых звезд, радиопульсар, скопление молодых звезд (в тысячи раз моложе нашего Солнца) в области звездообразования в нашей Галактике, а также сверхмассивные черные дыры, галактики и скопления галактик за пределами Млечного Пути.
29 марта 2020 года. Построены рентгеновские карты половины неба по данным телескопов ART-XC (ИКИ РАН, Россия) и eROSITA (MPE, Германия), установленных на борту российской астрофизической обсерватории «Спектр-РГ», разработанной в АО "НПО Лавочкина".
16 апреля 2020 года. Астрофизическая обсерватория «Спектр-РГ» стала первым отечественным космическим аппаратом, который облетел точку Лагранжа L2. На это ему потребовалась половина года.
Июнь 2020 года. ART-XC исследует возможности космической навигации по пульсарам. Специалисты НПО Лавочкина, Института космических исследований и Баллистического центра Института прикладной математики им. М.В. Келдыша с помощью российского телескопа ART-XC на борту орбитальной обсерватории «Спектр-РГ» провели серию наблюдений нескольких быстровращающихся рентгеновских пульсаров. В результате время приходящих из космоса сигналов было определено с высочайшей точностью. Формы таких импульсов уникальны для разных пульсаров, и оказываются стабильными на длительных временных масштабах, сравниваясь со стабильностью атомных часов. Это свойство можно использовать для определения текущих координат космического аппарата и проверки точности хода его бортовых часов. Это ключевое обстоятельство для решаемых обсерваторией задач. Фактически, пульсары являются природными «маяками» Вселенной, которые позволяют создать абсолютную систему навигации космических аппаратов.
Проведенная серия наблюдений позволила начать детальные исследования целого ряда быстропеременных объектов Вселенной. Один из них — источник PSR B1509-58. Это быстровращающаяся нейтронная звезда, находящаяся в пульсарной туманности «Рука Бога».
10 июня 2020 года.Телескопы ART-XC и eROSITA на борту российской орбитальной обсерватории «Спектр-РГ» завершили свой первый обзор всего неба в рентгеновских лучах. На полученных картах зарегистрировано около полумиллиона рентгеновских источников. Абсолютное большинство объектов находятся на космологических расстояниях от нас, превышающих миллиарды световых лет. Большинство из детектируемых объектов наблюдаются впервые.
Данная операция заняла полгода, с 8 декабря 2019 года по 10 июня 2020 года. На смену крупномасштабной карте, на которой ранее были отмечены только главные особенности рельефа, пришла мелкомасштабная топографическая карта Вселенной в жестких рентгеновских лучах. Ученым еще предстоит исследовать полученную карту неба, выделить на ней отдельные источники рентгеновского излучения и изучить их природу. Главное же состоит в том, что наблюдения телескопов продолжаются, и в следующие 3,5 года обзор всего неба будет повторен еще 7 раз. Это позволит добавить «глубины» к уже достигнутой четкости рентгеновской карты.
Из письма научного руководителя миссии – академика Рашида Алиевича Сюняева: «Это громадный успех нашей космической промышленности и науки. «Спектр-РГ» сканировал небо круглосуточно в течение полугода, сбрасывая ежедневно данные на антенны российских Центров дальней космической связи с расстояния в 1.5 миллиона километров от Земли.
Телескопы продолжают свою работу, идет второй обзор неба. Ожидается, что он продлится до конца года. Всего планируется получить еще семь таких карт. Суммарная карта будет примерно в 5 раз чувствительнее первой, а число источников на ней должно возрасти в 8 раз. В этом случае наши карты и каталоги источников будут служить астрофизикам и космологам всех стран мира, как минимум, следующие 20 или 30 лет».
ТЕЛЕСКОП ART-XC (Россия)
Телескоп ART-XC расширяет рабочий диапазон энергий телескопа eROSITA в сторону более высоких энергий (вплоть до 30 кэВ). Диапазоны энергий этих телескопов перекрываются, что дает преимущество с точки зрения проведения их калибровок и повышения надежности научных результатов.
ART-XC изготовлен Институтом космических исследований Российской Академии наук совместно с Российским Федеральным ядерным центром (г. Саров, Россия).
Научный руководитель до 01.07.2020 — доктор физ.-мат. наук Михаил Павлинский.
Задачи:
- составление глубокой «карты» всего неба в диапазоне энергий 5–11 кэВ и карты областей полюсов эклиптики в диапазоне энергий 5–30 кэВ. В этом диапазоне поглощение в межзвездной среде меньше влияет на регистрируемый поток излучения по сравнению с более низкими энергиями. В сочетании с хорошим угловым разрешением телескопа это позволит уверенно регистрировать и локализовывать жесткие рентгеновские источники по всему небу;
- получение большой выборки аккрецирующих белых карликов в галактике Млечный Путь, измерение их массы и другие характеристики;
- регистрация транзиентных рентгеновских источников, среди которых могут оказаться объекты новых типов.
Основные характеристики:
|
Энергетический диапазон, кэВ |
5-30 |
Длина одной зеркальной оболочки, мм |
580 |
|
Угловое разрешение, угл. с |
45 |
Диаметр оболочек, мм |
49-145 |
|
Полное поле зрения, кв. градусы |
0,3 |
Фокусное расстояние, мм |
2700 |
|
Масса, кг |
350 |
Материал зеркал |
никель/кобальт |
|
Энергопотребление, Вт |
300 |
Покрытие зеркал |
иридий |
|
Число зеркальных модулей |
7 |
Тип детектора |
DSSD, CdTe |
|
Число зеркальных оболочек в одном модуле |
28 |
Размер детектора, мм |
30×30
|
ТЕЛЕСКОП eROSITA (Германия)
Прибор eROSITA позволит впервые провести обзор всего неба в диапазоне энергий 0.5-10 кэВ с беспрецедентным спектральным и угловым разрешениями.
Головная организация — Институт внеземной физики Общества им. Макса Планка, Германия. Научный руководитель — доктор Петер Предель.
Задачи:
- проведение обзора неба в диапазоне энергий 0,3-10 кэВ с беспрецедентным спектральным и угловым разрешениями, что позволит ученым провести новые исследования темной материи и объектов во Вселенной;
- обнаружение 3 млн сверхмассивных черных дыр;
- исследование горячей межгалактической среды в 50-100 тыс. скоплений и групп галактик, а также горячего газа в филаментах (плотных узких нитях космического вещества, состоящих из пыли и газов) с целью изучения эволюции космической структуры;
- детальное изучение физики популяций галактических рентгеновских источников, таких как аккрецирующие белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры в двойных системах, остатки вспышек сверхновых, звезды с активными коронами, протозвезды.
Основные характеристики:
|
Энергетический диапазон, кэВ |
0,3–11 |
Длина одной зеркальной оболочки, мм |
300 |
|
Угловое разрешение, угл. с |
18 |
Диаметр оболочек, мм |
76–358 |
|
Поле зрения, кв. градусы |
0,81 |
Фокусное расстояние, мм |
1600 |
|
Масса, кг |
815 |
Материал зеркал |
никель |
|
Энергопотребление, Вт |
405 |
Покрытие зеркал |
золото |
|
Число зеркальных модулей, шт. |
7 |
Тип детектора |
Pn-CCD, Si |
|
Число зеркальных оболочек в одном модуле, шт. |
54 |
Размер детектора, мм |
28,8×28,8 |
