Athena (rymdobservatoriet)

Athena  Space Telescope ( Athena , förkortning för A dvanced T elescope for High EN ergy A strophysics , Advanced Telescope for High Energy Astrophysics ) är ett röntgenrymdteleskop som planeras för uppskjutning 2031 . Tillhör den andra klassen av stora uppdrag utförda av European Space Agency (ESA) inom ramen för Cosmic Vision- programmet [2] [3] [4] . Teleskopet blir cirka 12 meter långt och väger cirka 5 ton. Dess känslighet bör vara 100 gånger större än de bästa befintliga röntgenteleskopen som Chandra och XMM-Newton [5] .

Historia och utveckling

Enligt den ursprungliga planen skulle projektet genomföras senast 2021 av gemensamma ansträngningar från NASA , Europeiska rymdorganisationen (ESA) och Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). I maj 2008 bildade ESA och NASA en samordningsgrupp som involverade alla tre byråer för att studera ett gemensamt uppdrag genom sammanslagning av XEUS- och Constellation-X- projekten . Detta var början på en föreslagen samarbetsstudie av International X-ray Observatory (IXO). IXO-projektet tävlade med två andra uppdrag, Europa Jupiter System Mission (EJSM) och Laser Interferometer Space Antenna (LISA) [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] .

Teleskopet som föregick Athena var en Cosmic Vision Class L1 uppdragskandidat, men avbröts med programmet Jupiter Icy Moon Explorer . Athena i sig är en omstart av IXO-projektet, planerat 2008-2011 - det slutliga beslutet om detta togs den 27 juni 2014 [14] . Nu är det Athena som har valts ut som det andra stora uppdraget i Cosmic Vision-programmet [14] . Delvis på grund av NASA:s tillbakadragande från IXO-projektet 2011 har det skett förändringar i uppdragsförberedelserna [15] .

Den vetenskapliga gruppen bildades den 16 juli 2014 [16] Primära vibrationstester av kisel för optiska speglar ägde rum i augusti 2014 [17] . Ett möte för European Space Agency Program Science Committee kommer att äga rum 2019 för en fullständig granskning och slutgiltigt godkännande av projektet innan bygget startar senare samma år [5] [18] .

Ursprungligen planerad för lansering 2028, 2022 sköts tidsfristen upp till 2035 [1] .

Mål och mål

IXO-teleskopet är designat för att fungera i minst 5 år med en förväntad prestanda på 10 år. Det förväntas att vetenskapligt arbete med IXO kommer att ske från 2021 till 2030 [8] .

Huvuduppgiften är att studera frågorna om det "heta och expanderande universum" [19] : kartlägga rörelsen av heta gasstrukturer, bestämma deras fysiska egenskaper och söka efter supermassiva svarta hål .

Det valda vetenskapliga ämnet "Varmt och energiskt universum" syftar till att svara på astrofysikens frågor : "Vad händer nära ett svart hål?" "Hur sätts vanlig materia ihop i de storskaliga strukturer vi ser idag?" "Hur växer svarta hål och bildar universum ?" "Vad är förhållandet mellan dessa processer?"

För att lösa dessa problem kommer IXO att observera banor nära händelsehorisonten för ett svart hål, mäta rotationshastigheterna för svarta hål i flera hundra aktiva galaktiska kärnor , använda spektroskopi för att bestämma egenskaperna hos miljön runt galaktiska kärnor vid deras toppaktivitet; sök efter supermassiva svarta hål med rödförskjutning z > 10; söka efter mörk materia i universums storskaliga struktur, med hjälp av kvasarer mot bakgrund av materia och observation av processer i galaktisk skala genom energiinjektion av svarta hål [20] [21] [22] [23] .

Orbit

Lanseringen av bärraketen Ariane 6 bör lyfta Athena 2028 in i en haloomloppsbana med hög amplitud runt L 2 Lagrange-punkten via riktningsacceleration. L 2 valdes på grund av dess stabila termiska miljö, goda himmelssyn och höga observationseffektivitet. "Athena" är planerad för årliga kontinuerliga observationer av upp till 300 punkters himmelska mål, från en halvtimme till 1 timme för varje, i högst 11 dagar [24] .

Optik och instrument

Athena bör använda ett röntgenteleskop med en brännvidd på 12 m med en effektiv yta på ~2 m² vid en känslighet på 1 keV [2] och två huvudinstrument: en röntgenintegralfältenhet (X-IFU) ) med hög upplösning och medelupplösning, men med en stor betraktningsvinkel vidvinkelspektrometer (Wide Field Imager, WFI) [24] .

Teleskopet kommer att använda kiselcellsoptik utvecklad av European Space Agency, vilket ger en kombination av ett stort synfält och hög vinkelupplösning. Varje cell är ett Voltaire-teleskop , men bara några få mm² i diameter, med två reflektorer i varje cell som fokuserar röntgenstrålar. Totalt bör 1,5 miljoner celler användas. Teleskopet kommer att byggas som en uppsättning 60 mm kommersiella kiselskivor. [24]

Detta instrument använder en uppsättning kryogenkylda sensorer med ett detekteringsområde på 0,2-12 keV. Den totala betraktningsvinkeln är 5 bågminuter [25] .

Detta instrument är en röntgenspektrometer som består av 5 arrayer av fälteffekttransistorer med p -typ- övergångar och ett intervall av detekterad strålning på 0,1-15 keV. Dess centrala chip mäter 256 x 256 px och har ett synfält på 7,5 bågminuter. Dess fyra yttre arrayer är 448 x 640 px och har en betraktningsvinkel på 40 bågminuter. [26] [27] :1.9

Den planerade kostnaden för projektet kommer att vara 1 miljard dollar eller 850 miljoner euro . [28] .

Anteckningar

1. ↑ 12 Athena : Sammanfattning av uppdraget . ESA (2 maj 2022). Hämtad: 4 maj 2022. (obestämd)
2. ↑ 1 2 ATHENA  (engelska)  (länk ej tillgänglig) . ESA (16 juni 2015). Hämtad 3 oktober 2015. Arkiverad från originalet 16 juli 2015.
3. ↑ ESA:s nya vision att studera det osynliga universum . ESA. Hämtad 29 november 2013. Arkiverad från originalet 14 oktober 2018. (obestämd)
4. ↑ Jonathan Amos. ESA väljer 1 miljard euro Juice-sond till Jupiter . BBC News Online . BBC (2 maj 2012). Hämtad 13 maj 2012. Arkiverad från originalet 17 juli 2018. (obestämd)
5. ↑ 1 2 Jonathan Amos. Athena: Europa planerar ett enormt rymdteleskop för röntgen . BBC News Online . BBC (27 juni 2014). Datum för åtkomst: 22 oktober 2014. Arkiverad från originalet 3 oktober 2014. (obestämd)
6. ↑ Tillkännage Internationella röntgenobservatoriet (IXO) - NASA . Hämtad 5 oktober 2015. Arkiverad från originalet 18 januari 2017. (obestämd)
7. ↑ Tillkännage Internationella röntgenobservatoriet (IXO) - ESA . Hämtad 5 oktober 2015. Arkiverad från originalet 7 oktober 2012. (obestämd)
8. ↑ 1 2 Inlämningen av International X-ray Observatory Activity som svar på Astro2010 Program Prioritering Panel RFI#1 . Hämtad 5 oktober 2015. Arkiverad från originalet 28 maj 2010. (obestämd)
9. ↑ IXO Science Performance Requirements på ESA:s webbplats (länk ej tillgänglig) . Arkiverad från originalet den 12 december 2012. (obestämd) 
10. ↑ IXO - Definitionsdokument för nyttolast (nedlänk) . Arkiverad från originalet den 12 december 2012. (obestämd) 
11. ↑ IXO Mission Concept (länk ej tillgänglig) . Arkiverad från originalet den 12 december 2012. (obestämd) 
12. ↑ IXO projektledarskap . Hämtad 5 oktober 2015. Arkiverad från originalet 2 oktober 2015. (obestämd)
13. ↑ Lasota Jean-Pierre. Astronomi vid vetenskapens gränser . - Springer, 2011. - 180 sid. — ISBN 9400716583 .
14. ↑ 1 2 ESA Science & Technology: Athena för att studera det heta och energiska universum (länk ej tillgänglig) . ESA (27 juni 2014). Hämtad 23 augusti 2014. Arkiverad från originalet 3 mars 2016. (obestämd) 
15. ↑ Om ATHENA (nedlänk) . ESA (2 april 2012). Hämtad 19 oktober 2014. Arkiverad från originalet 8 december 2015. (obestämd) 
16. ↑ ESA utsåg Science Study Team (länk otillgänglig) . ATHENA webbplats (16 juli 2014). Hämtad 19 oktober 2014. Arkiverad från originalet 5 oktober 2015. (obestämd) 
17. ↑ Vibrationstestning av kiselporoptikmodul (otillgänglig länk) . ESA (19 augusti 2014). Hämtad 19 oktober 2014. Arkiverad från originalet 3 mars 2016. (obestämd) 
18. ↑ Jacob Aron. Största röntgenöga i rymden för att jaga varma kosmiska föremål . New Scientist (30 juni 2014). Hämtad 22 oktober 2014. Arkiverad från originalet 15 juli 2014. (obestämd)
19. ↑ ESA lanserar ett nytt observatorium på 1 miljard dollar 2028 . RIA Novosti (30 september 2015). Hämtad 1 oktober 2015. Arkiverad från originalet 5 oktober 2015. (ryska)
20. ^ Stellar-Mass Black Holes and their Progenitors, J. Miller et al. . Tillträdesdatum: 5 oktober 2015. Arkiverad från originalet 27 maj 2010. (obestämd)
21. ↑ Utvecklingen av galaxkluster över kosmisk tid, M. Arnaud et al. . Tillträdesdatum: 5 oktober 2015. Arkiverad från originalet 27 maj 2010. (obestämd)
22. ↑ The Missing Baryons in the Milky Way and Local Group, Joel N. Bregman et al. . Tillträdesdatum: 5 oktober 2015. Arkiverad från originalet 27 maj 2010. (obestämd)
23. ↑ Kosmisk feedback från Supermassive Black Holes, Andrew C. Fabian et. al. . Tillträdesdatum: 5 oktober 2015. Arkiverad från originalet 27 maj 2010. (obestämd)
24. ↑ 1 2 3 ESA Science & Technology: ATHENA . ESA (19 augusti 2014). Tillträdesdatum: 19 oktober 2014. Arkiverad från originalet den 16 juli 2015. (obestämd)
25. ↑ Röntgenintegralfältenheten (X-IFU) (inte tillgänglig länk) . ATHENA hemsida. Hämtad 19 oktober 2014. Arkiverad från originalet 5 oktober 2015. (obestämd) 
26. ↑ Wide Field Imager (WFI) (länk ej tillgänglig) . ATHENA hemsida. Hämtad 19 oktober 2014. Arkiverad från originalet 5 oktober 2015. (obestämd) 
27. ↑ A. Rau. Wide Field Imager (WFI) för Athena+ (DOCX)  (inte tillgänglig länk) (19 oktober 2014). Hämtad 19 oktober 2014. Arkiverad från originalet 5 oktober 2015. (obestämd)
28. ↑ ATHENA teknisk och programmatisk granskningsrapport (nedlänk) . ESA (28 februari 2012). Hämtad 13 maj 2012. Arkiverad från originalet 20 juni 2013. (obestämd) 

Länkar

• Beskrivning av projektet på ESA :s webbplats  (engelska)
• Athena Observatory // BBC Russian Service , juni 2014
• Det största teleskopet i världen kommer att visa "röntgen" av universum // RIA Novosti , 2014-06-30