Millimetron

" Millimetron " (" Spektr-M ") är ett rymdobservatorium av millimeter och infraröda våglängdsområden med ett kryogent teleskop med en diameter på 10 m . I kommunikationssättet med jorden kommer det att fungera som det största virtuella radioteleskopet som kan utforska strukturen av kärnorna i galaxer, svarta hål, pulsarer, studera kosmisk mikrovågsbakgrundsstrålning, söka efter de tidigaste spåren av bildandet av Universum, vita hål och maskhål . Lanseringen är planerad efter 2025 [1] .

Analoger av Millimetron-uppdraget är inte planerade i något land i världen under de kommande 15 åren.

Teleskopets arbetsområde är från 20 µm till 17 mm. Det antas att teleskopet kommer att kunna fungera både som ett enda teleskop och som en del av en interferometer med jord-rymdbaser (med markbaserade teleskop) [2] . Projektet leddes av akademiker Nikolai Kardashev [3] .

Den fjärde av enheterna i Spektr-serien (den första lanserades den 18 juli 2011 Spektr-R , den andra lanserades den 13 juli 2019 Spektr-RG , den tredje utvecklas av Spektr-UF ).

Historik

"Millimetron" skapades redan på 1990-talet, men på grund av komplexiteten i tekniska problem, av vilka många måste lösas för första gången, sköts genomförandet av planen upprepade gånger upp. Millimetron-projektet föreslogs av Astrospace Center vid Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences som en fortsättning och utveckling av det ryska Radioastron- projektet.

• Under 2014 på ISS dem. M. F. Reshetnev , design i full storlek och tekniska modeller av observatoriets strukturella element skapades och deras testning började [4] .
• I februari 2015 rapporterade presstjänsten Roscosmos att i ISS dem. M. F. Reshetnev , prototyper och modeller av komponenterna i det framtida observatoriet görs [5] . Företagets specialister har slutfört skapandet av ett nytt element designat för termisk vakuumtestning av prover av nya material för ett rymdradioteleskop - en vakuumtestkammare [6] .

• Den 25 mars 2015 rapporterade presstjänsten Roscosmos att i ISS dem. M. F. Reshetnev utvecklar och testar självständigt komplexet av vetenskaplig utrustning ombord "Millimetron" [7] .

• Från och med början av januari 2019 har utkastet till utformningen av rymdkomplexet försvarats [8] .

• Den 21 juni 2021 berättade FIANs biträdande direktör Larisa Likhacheva för media att Jet Propulsion Laboratory och NASA hade velat skapa en heterodynmottagare för Spektra-M sedan 2014, men 2016, under bildandet av det nya tioåriga amerikanska rymden programmet ingick inte enheten för Millimetron i det av skäl som bara är kända för den amerikanska sidan [9] .

• Den 1 juli 2019 berättade FIANs biträdande direktör Larisa Likhacheva för media att Kina skulle kunna göra en matrismottagare för Spektra-M, ytterligare en matrismottagare kan skapas genom samarbete med forskare från Frankrike, Sverige och Nederländerna [10] .

• Den 6 november 2019 berättade FIANs biträdande direktör Larisa Likhacheva för media att Ryssland och Frankrike förbereder ett avtal om uppskjutningsprogrammet Spectra-M, ett avtal med Sydkorea är i slutskedet och ett dokument om samarbete med det italienska rymdfartsområdet. Byrån har redan undertecknats. Interaktion på Spektr-M beaktas också i det rysk-kinesiska rymdutforskningsprogrammet. Arbetande designdokumentation för apparaten utvecklas för närvarande. Parallellt genomförs skapandet av design och tekniska layouter, detta skede kommer att pågå till 2023 [11] .

• Den 1 juli 2021 berättade Sergey Trushkin, chef för radioastrofysiklaboratoriet vid Ryska vetenskapsakademins speciella astrofysiska observatorium, för media att Spektr-M bara kunde lanseras i mitten av 2030-talet, även om all finansiering behövs för projektet tilldelades [12] . Den 20 juli bekräftades överföringen av projektgenomförandet för 2030 till media av vicepresidenten för den ryska vetenskapsakademin, akademikern Yuri Balega [13] . Samma dag tillbakavisade Larisa Likhacheva, biträdande chef för Fysikinstitutet vid Ryska vetenskapsakademin, Balegas ord om uppskjutandet av uppskjutningen av teleskopet [14] .

• Den 9 augusti 2021 berättade biträdande direktör för Fysikinstitutet vid Ryska vetenskapsakademin Larisa Likhacheva för media att mellanstatliga avtal med Kina, Sydkorea, Frankrike och Italien om deras deltagande i skapandet av Spektr-M-observatoriet håller på att förberedas för undertecknandet kommer det att beskriva varje lands specifika roll - projektdeltagare på grundval av tidigare träffade överenskommelser. Enligt henne har intresset för Millimetron-projektet från det internationella samfundet vuxit avsevärt under de senaste två åren på grund av framgången med att skapa ett observatorium och det faktum att det stora japanska projektet SPICA , som till viss del konkurrerade om Millimetron , var stängd. " Nyligen blev det spanska nationella observatoriet och Yebes observatorium [15] intresserade av projektet .

• Den 12 november 2021 rapporterade media, med hänvisning till beslutet från Ryska vetenskapsakademins rymdråd, att sex internationella avtal har slutits om Millimetron-projektet (Kina, Sydkorea, Italien, Frankrike, Holland och USA ) och fyra till förbereds för undertecknande [16] .

• Den 5 maj 2022 berättade chefen för rymdcentret FIAN, Sergei Likhachev, för media att utländska partners, inklusive Frankrike, Kina, Sydkorea och Italien, inte officiellt har vägrat att samarbeta med Ryssland i arbetet med Millimetron-projektet. Arbetet bromsades av politiska skäl, men det fortsätter [17] . Ryssland och Kina förbereder sig för att återunderteckna ett avtal om samarbete kring arbetet med Millimetron-projektet, och ett byråövergripande avtal med Sydkorea förbereds också för undertecknande [18] .

• Den 3 september 2022 berättade Larisa Likhacheva, biträdande direktör för Physics Institute of the Russian Academy of Sciences, för media att FIAN förhandlade med två ryska företag för att skapa en kryogen maskin för Spektra-M för att ersätta det franska företaget Air Liquide (en av världens största producenter av gaser, teknologier och tjänster för industrin), som tillkännagav sitt tillbakadragande från Ryssland den 2 september. I detta skede är ryska företag redo att skapa en maskin som kan kyla enhetens spegel till 60-70 grader Kelvin, medan kylning till 20 grader Kelvin (-253,15 grader Celsius) ursprungligen var planerad. Institutet hoppas att en tillverkare ska väljas ut i slutet av september 2022 och ska kunna producera en maskin som kyler upp till 70-60 grader Kelvin i första skedet, för att sedan ta upp utvecklingen av en 20-graders maskin . I detta skede är det omöjligt att förutsäga hur lång tid det kommer att ta att skapa en sådan maskin [19] .

Förväntade händelser

• Under 2020-2021 Den italienska rymdorganisationen ASI kommer att testa en arrayspektrometer med lång våglängd i en ballong över norra Ryssland [20] .
• Från 2021 påbörjas utvecklingen och tillverkningen av rymdplattformen Navigator-M för Spektra-M.
• I slutet av 2025, inom ramen för FKP för 2016-2025. FIAN ska slutföra produktionen av arbetsdesigndokumentation (DKD) av nyttolasten för Spektra-M.

Forskningsriktningar

Utarbetandet av det vetenskapliga programmet utförs av sex internationella vetenskapliga grupper. Mer än 60 utländska forskare deltar i projektet.

Det vetenskapliga programmet för Millimetron-projektet omfattar tre huvudområden för forskning:

• fysiska processer i det tidiga universum: i enkelspegelläge kommer Millimetron att försöka upptäcka förvrängningar i CMB-spektrumet. Sådana studier kommer för första gången att ge forskare möjligheten att titta in i den "osynliga" delen av universum under eran före rekombination, då den var ogenomskinlig för strålning [21] .
• Studiet av aktiva galaktiska kärnor: på grund av rekordkänslighet och oöverträffad vinkelupplösning kommer Millimetron att testa hypotesen om förekomsten av maskhål. Han kommer att kunna undersöka strukturerna för magnetfält nära hypotetiska maskhålsingångar och möjliga utflöden av materia från dessa områden.
• Livets ursprung i universum: det är i terahertzområdet, där Millimetron kommer att observera objekt i himlaklotet, som ett stort antal molekylära linjer för komplexa molekyler, de så kallade prebiotika, finns, utan vilka existensen av livet, enligt moderna begrepp, är omöjligt. Dessutom, tack vare Spektr-M, kommer forskare att kunna studera protoplanetära skivor, vissa exoplaneter, dessa planeters atmosfärer och jordlevande planeter [22] .

1. Molekylär sammansättning och fysiska förhållanden i planeternas atmosfärer och deras satelliter i solsystemet ;
2. Asteroider och kometer ;
3. Dammkomponent i det interplanetära mediet, Van Allen-bälten och Oortmolnet ;
4. Spektropolarimetri, kartläggning, studera rotationen och variabiliteten av stjärnor av olika typer (från jättar, Wolf-Rayet-stjärnor , Cepheider till normala stjärnor, dvärgar, neutron- och kvarkstjärnor , galaktiska svarta hål );
5. Planeter och dammskal av stjärnor, upptäckt och studier av stjärnors ursprung och utvecklingsområden, planetsystem och till och med enskilda planeter, submillimetermasrar , sökande efter manifestationer av liv i universum ;
6. Sammansättning, struktur och dynamik för de kallaste gas- och dammmolnen;
7. Materiens struktur och dynamik runt det supermassiva svarta hålet i mitten av galaxen ;
8. Galaxens dynamik genom radiella hastigheter och egenrörelser hos stjärnor av olika klasser ;
9. Dynamik och massor av galaxer i den lokala gruppen ;
10. Fördelning av mörk massa i vår galax och lokala system;
11. Struktur och dynamik hos gas- och stoftkomponenten i galaxer och kvasarer , galaxsammanslagningar, stjärnskott, megamasrar,
12. Struktur och fysiska processer i galaxernas kärnor, acceleration av kosmiska strålar ;
13. Struktur och dynamik för kluster av galaxer och superkluster , fördelning av dold massa i dem;
14. Utökade strukturer nära radiogalaxer enligt synkrotronstrålning och spridning av kärnstrålning;
15. Struktur och dynamik för kollisionen av galaxer;
16. Tidiga galaxer, upptäckt av galaxer i bildningsstadiet, studie av deras efterföljande evolution, inklusive studiet av utvecklingen av stjärn-, gas- och stoftkomponenter och dold massa;
17. Extragalaktiska supernovor och kosmologi ;
18. Gravitationslinser , de är som naturliga teleskop;
19. Kemisk evolution och kosmologi;
20. Sunyaev-Zel'dovich-effekten i submillimeterspektrum och kosmologi;
21. Submillimeter Hubble-diagram och kosmologi;
22. Diagram vinkelstorlek - rödförskjutning och kosmologi;
23. Diagram över egen rörelse - rödförskjutning, relik egen rörelse och kosmologi;
24. Diagram över superluminal rörelse - rödförskjutning och kosmologi;
25. Rumsliga fluktuationer av relikstrålning i submillimeterområdet och kosmologi,
26. Fysiska processer och struktur av explosionen under sammanslagningen av stjärnor, användningen av data om skalets expansion för att bestämma de kosmologiska parametrarna;
27. Sökandet efter pre-galaktiska objekt, studiet av de tidiga stadierna av universums utveckling från ögonblicket för rekombination ( rekombinationslinjer ) till början av bildandet av stjärnor och galaxer, sökandet efter primära svarta hål;
28. Evolution av materia och vakuum, tillståndsekvation för latent massa och latent energi , reliker av inflation , maskhål , multi-element modell av universum, ytterligare rumsliga dimensioner;
29. Gravitationsstrålning i galaxen och universum (relikstrålning, explosioner i galaxernas kärnor, explosioner och kollisioner av stjärnor, dubbelstjärnor);
30. Astroteknikaktiviteter i galaxen och universum ;
31. Bygga ett astronomiskt koordinatsystem med hög precision;
32. Att bygga en högprecisionsmodell av jordens gravitationsfält .

Konstruktion

Millimetron skapas på basis av Navigator-M-plattformen , utvecklad vid Lavochkin NPO.

Vetenskaplig utrustning

Institutet för radioteknik och elektronik vid den ryska vetenskapsakademin  - skapande av heterodyna mottagare med en frekvens på upp till 600 gigahertz.

STC "Cryogenic Technology" - skapandet av en kryogen maskin ombord för kylning av teleskopspegeln i rymden till ultralåga temperaturer - 30 kelvin (minus 243 grader Celsius) [23] . Detta är nödvändigt i första hand för enkelantennläget, eftersom det är nödvändigt att kyla dem så mycket som möjligt för att uppnå högsta möjliga känslighet hos bolometriska arraymottagare.

Sumitomo är en tillverkare av högmodul  kolfiber för antennpaneler.

Forskningsinstitutet för rymd- och flygmaterial (NIIKAM) är en utvecklare av ett bindemedel för kolfiber med hög modul.

Öppettider

Spektr-M kommer att kunna fungera i två lägen: i interferometerläget och i enkelspegelläget. För var och en av de två regimerna utvecklas dess egen specifika vetenskapliga utrustning, och dess egna forskningsuppgifter fastställs.