Астрофизическая обсерватория "Спектр-М"

• Изучение молекулярного состава и физических условий в атмосферах планет и их спутников;
• Изучение пылевой составляющей межпланетной среды, а также объектов в Поясе Ван Аллена и в Облаке Оорта; 
• Спектрополяриметрия, картографирование и изучение переменности различных типов звёзд, а таже нейтронных и возможных кварковых звезд в Галактике; 
• Экзопланеты: детектирование и исследование областей формирования звезд.  Поиск признаков жизни во Вселенной; 
• Изучение субмиллиметровых мазеров; 
• Распределение тёмной материи в Млечном Пути и Местной Группе галактик; 
• Строение, динамика и эволюция  газопылевой составляющей в галактиках и квазарах; вспышки звездообразования, мегамазеры; 
• Обнаружение первых галактик во Вселенной и изучение их эволюции; 
• Поиск признаков возможной  астро-инженерной деятельности (SETI) во Вселенной. 
• Изучение сверхновых в далёких галактиках и определение космологических параметров Вселенной; 
• Изучение химической эволюции галактик. 
• Изучение диаграммы Хаббла в субмиллиметровом диапазоне волн. 
• Определение угловых флуктуаций реликтового фона в субмиллиметровом диапазоне  волн. 
• Изучение ранних стадий эволюции Вселенной от эпох рекомбинации и ре-ионизации, появления первых звезд и галактик, а также первичных черных дыр и «кротовых нор». 
• Изучение физических процессов в ядрах активных галактик в области горизонта событий сверхмассивных черных дыр.

Космическая обсерватория и функционирующий на её основе интерферометр с угловым разрешением до 30 наносекунд дуги дадут возможность получения уникальной информации о глобальной структуре Вселенной, о строении и эволюции галактик, их ядер, звёзд и планетных систем, а также об органических соединениях в космосе, объектах со сверхсильными гравитационными и электромагнитными полями.

Космический аппарат «Миллиметрон» будет работать в двух режимах:

• В режиме однозеркального телескопа (SDM). Как телескоп очень высокой чувствительности с угловым разрешением в несколько угловых секунд для исследования компактных астрономических объектов (непрерывных спектров и спектральных линий в диапазоне длин волн 0.02-0,8 мм, их поляризации и варьируемости) и съёмки ближайших окрестностей.
• В режиме интерферометра «Космос-Земля» (SEIM) Как инструмент для исследования очень компактных астрономических источников с высоким угловым разрешением и очень высокой яркостной температурой (их размеры, структура, динамика, параллаксы, прямое движение) в диапазоне длин волн 0.3-17 мм. 

Достижение обсерваторией «Миллиметрон» заявленных характеристик осуществимо при решении основных задач:

• создание сверхчувствительной приемной аппаратуры;
• обеспечение глубокого (от 0.1 до 4.5 К) пассивно-активного охлаждения зеркальной системы и приемников;
• изготовление высокоточного размеростабильного 10-метрового главного зеркала;
• создание систем автоматической адаптации и контроля элементов;
• обеспечение перехода на гало-орбиту в окрестности точки либрации L2.

Длительность миссии обсерватории «Миллиметрон» рассчитана на 10 лет, из них только 3 года пассивно-активная система охлаждения будет обеспечивать охлаждение зеркальной системы и приемной аппаратуры космического телескопа-Миллиметрон обсерватории до 4.5 К. Это позволит обеспечить, в сочетании с большой собирающей площадью зеркала КТ-М, на этот период его беспрецедентно высокую чувствительность.

Использование КТ-М обсерватории «Миллиметрон» в интерферометрическом режиме с наземными телескопами («ALMA», «SMA» и др.), а в перспективе и с космическими телескопами, позволит реализовать угловое разрешение в тысячи раз более высокое по сравнению с тем, которое может быть получено на наземных интерферометрах.

Реализация работы КТ-М в двух режимах позволит получить более точные и детализированные результаты исследований.

Следует подчеркнуть, что некоторые направления исследований в режимах радиоинтерферометра Земля-Космос и одиночного телескопа перекрываются, но относятся к исследованиям с различным угловым разрешением.

• бортовой комплекс научной аппаратуры (БКНА-М) в качестве полезной нагрузки (обсерватория «Миллиметрон»);
• модуль служебных систем (МСС) «Навигатор-СМ», создаваемый на основе базового модуля «Навигатор».

Космический аппарат «Спектр-М» доставляется на орбиту в транспортной конфигурации. Для обеспечения его размещения в габаритах зоны полезной нагрузки под головным обтекателем ракеты-носителя все крупногабаритные элементы БКНА-М выполняются трансформируемыми.

Космический телескоп является инструментом обсерватории «Миллиметрон».

Основными элементами конструкции КТ-М являются: составное главное зеркало диаметром 10 м, состоящее из стационарного центрального зеркала диаметром 3 м и 24-х трансформируемых лепестков, контррефлектор, криоэкран, теплозащитные экраны и силовые конструкций.

Процесс функционирования КТ-М обсерватории «Миллиметрон» предполагает следующие мероприятия:

• наведение на исследуемый объект поворотом всего КА средствами модуля служебных систем;
• стабилизация в пространстве в течение сеанса наблюдений средствами  модуля «Навигатор-СМ»  и БКНА-М.