Spektr-R | |
---|---|
Radioastron | |
| |
Kund | Astrospace Center FIAN |
Tillverkare | NPO uppkallad efter Lavochkin |
Operatör | NPO uppkallad efter Lavochkin |
Uppgifter | studie av astronomiska objekt med en upplösning på upp till 7 µs båge |
Satellit | Jorden |
startplatta | Baikonur , plats 45/1 |
bärraket | " Zenit-3SLBF " |
lansera | 18 juli 2011 kl. 02:31 UTC |
Går in i omloppsbana | 18 juli 2011 kl. 06:06 UTC |
Flygtid |
plan: 5 år totalt: 7 år 10 månader och 11 dagar |
Deorbit | 5 februari 2019 (förlust av signal) |
COSPAR ID | 2011-037A |
SCN | 37755 |
Specifikationer | |
Plattform | "Navigatör" |
Vikt | 3295 kg |
Diameter | 10 m |
Kraft | 2400 W |
Nätaggregat | solpaneler |
Orientering | triaxiell |
upphovsman | CUDM [1] |
Livstid av aktivt liv | 5 år (ballistisk livslängd 10 år) [2] |
Orbitala element | |
Bantyp | Hög elliptisk geocentrisk bana |
Huvudaxel | 189 000 km |
Excentricitet | 0,9059 |
Humör | 51,3° (initial) |
Cirkulationsperiod | 8 dagar 7 timmar |
apocenter | 338 541,5 km |
pericenter | 10 651,6 km |
RadioAstron webbplats | |
Mediafiler på Wikimedia Commons |
"Radioastron" ( Eng. RadioAstron ) är ett internationellt [3] rymdprojekt med ledande ryskt deltagande för att bedriva grundläggande astrofysisk forskning inom radioområdet för det elektromagnetiska spektrumet med hjälp av ett rymdradioteleskop (SRT) monterat på den ryska rymdfarkosten (SC) Spektr -R, som en del av markbundna VLBI -nätverk . Projektkoordinator är Astrospace Centre of FIAN [4] . Projektet gör det möjligt att erhålla den högsta vinkelupplösningen i astronomins historia [5] - 7 mikrosekunders båge vid en baslinje av 340 000 km [6] .
Den första av de fyra enheterna i Spectrum-serien (den andra är Spectrum-RG , den tredje är Spectrum-UV och den fjärde är Spectrum-M ).
Det huvudsakliga vetenskapliga målet för uppdraget är att studera astronomiska objekt av olika slag med en aldrig tidigare skådad upplösning upp till miljondelar av en bågsekund . Upplösningen som uppnås med hjälp av Radioastron-projektet kommer att göra det möjligt att studera:
Ombord på satelliten finns förutom utrustningen för huvuduppdraget instrument för Plasma-F-experimentet [7] . Enheten väger cirka 20 kg och kan mäta solvindflödet med en tidsupplösning på 30 millisekunder (detta är jämförbart med satelliter som "ACE" (Advanced Composition Explorer) och " Wind "). Mätningar av solvindens hastighet, temperatur och koncentration har en tidsupplösning på 1,5 sekunder [8] .
Uppgifterna för det vetenskapliga plasma-F-experimentet är att övervaka det interplanetära mediet för att göra " rymdväder "-prognoser, studera solvinden och magnetfältsturbulensen i intervallet 0,1–30 Hz och studera processerna för kosmisk partikelacceleration . Satelliten är utanför jordens magnetosfär i flera dagar , vilket gör det möjligt att observera det interplanetära mediet, och passerar sedan mycket snabbt genom alla lager i magnetosfären, tack vare vilket det är möjligt att övervaka dess förändring.
Grunden för projektet är en mark- rymdradiointerferometer med en extra lång bas , bestående av ett nätverk av markbaserade radioteleskop och ett rymdradioteleskop (SRT) [3] [4] installerat på den ryska rymdfarkosten Spektr-R . Skaparen av apparaten "Spektr-R" - NPO uppkallad efter Lavochkin [9] , chefsdesigner - Vladimir Bobyshkin [8] .
Kärnan i experimentet är den samtidiga observationen av en radiokälla med rymd- och markbaserade radioteleskop. De skivor som tas emot vid radioteleskop är försedda med tidsstämplar från högprecisionsatomklockor , vilket tillsammans med noggrann kunskap om teleskopens position gör det möjligt att synkronisera registreringar och erhålla störningar från signaler inspelade vid olika teleskop. På grund av detta utgör de oberoende teleskopen en enda interferometer, vars vinkelupplösning bestäms av avståndet mellan teleskopen och inte av antennernas storlek ( VLBI- metoden ). SRT:n cirkulerar i en elliptisk omloppsbana med en apogeumhöjd på cirka 340 tusen km [10] , jämförbar med avståndet till månen , och använder månens gravitation för att rotera planet i sin omloppsbana. Hög upplösning vid observation av radiokällor säkerställs av interferometerns stora arm, som är lika med höjden på omloppsbanan .
Huvudparametrarna för markrymdinterferometern för Radioastron-projektet [11] :
Räckvidd (λ, cm) | 92 | arton | 6.2 | 1,2—1,7 |
Räckvidd (ν, GHz) | 0,327 | 1,665 | 4,83 | 25-18 |
Bandbredd (Δν, MHz) | fyra | 32 | 32 | 32 |
Interferenslobens bredd ( μs båge ) vid en baslinje på 350 000 km | 540 | 106 | 37 | 7,1-10 |
Fluxkänslighet (σ, m Jy ), EVLA- antenn på jorden , ackumulering 300 s | tio | 1.3 | 1.4 | 3.2 |
Bredden på interferensloben bestämmer vinkelupplösningen för radiointerferometern, det vill säga, till exempel vid en våglängd på 92 cm , kommer Radioastron att kunna särskilja två källor för radioemission belägna på ett vinkelavstånd av cirka 540 μs eller mer från varandra och vid en våglängd på 6,2 cm - ännu närmare ( 37 µs och mer) [12] .
Driften av interferometern kräver kunskap om rymdfarkostens position med hög noggrannhet. Enligt referensvillkoren är den nödvändiga noggrannheten: flera hundra meter i avstånd, hastighet - inte sämre än 2 cm/s , acceleration - 10 −7 m/s² . För att säkerställa att dessa krav används [5] :
Ett rymdradioteleskop med en mottagande parabolantenn med en diameter på 10 meter lanserades i en omloppsbana med hög apogeum för en jordsatellit med en höjd på upp till 350 tusen km som en del av rymdfarkosten Spektr-R [13] . Det är världens största rymdradioteleskop, vilket noterades i Guinness rekordbok [14] .
I Radioastron-projektet gör användningen av ett radioteleskop i en starkt elliptisk bana det möjligt att få en interferometer med en bas som är mycket större än jordens diameter. En interferometer med en sådan bas gör det möjligt att få information om strukturen hos galaktiska och extragalaktiska radiokällor på vinkelskalor i storleksordningen 30 mikrosekunder och till och med upp till 8 mikrosekunders båge för projektets kortaste våglängd ( 1,35 cm ) när observera vid maximal baslängd.
UtrustningDen totala massan av den vetenskapliga nyttolasten är cirka 2600 kg . Den inkluderar en massa av en nedfällbar parabolantenn med en diameter på 10 m ( 1500 kg ) och en massa av ett elektroniskt komplex som innehåller mottagare, lågbrusförstärkare , frekvenssyntes , kontrollenheter, signalomvandlare, frekvensstandarder, informativt vetenskapligt dataöverföringssystem (ca 900 kg ). Massan av hela satelliten , som skjuts upp i omloppsbana med hjälp av Zenit-2SB uppskjutningsfordonet med Fregat-2SB översteg, är cirka 3850 kg [9]
Den totala systemeffekten är 2600 W , varav 1150 W används för vetenskapliga instrument. Medan du är i skuggan låter enhetens batteripaket dig arbeta i cirka två timmar utan ström från solpaneler [8] .
AntennAntennen för rymdradioteleskopet består av 27 lober . När antennen skickades in i målbanan var den i ett hopfällt tillstånd (liknande ett paraply). Efter att ha nått målbanan utfördes den mekaniska öppningen av radioteleskopantennen [8] . Antennen är gjord av kolfiber [15] .
Prototypen, en 5-meters antenn, testades på marken och bekräftade riktigheten av den valda designen. Sedan tillverkades en 10-meters antenn, som först testades på marken vid testplatsen [16] för att testa och kalibrera KRT-10 vid Pushchino Radio Astronomy Observatory .
Fram till misslyckandet med den sista uppsättningen av kommandoradiolänksmottagaren i januari 2019, de största ryska antennkomplexen P-2500 (diameter 70 m ) i Eastern Center for Deep Space Communications och TNA-1500 (diameter 64 m ) i centrum för rymdkommunikation nära Moskva användes för tvåvägskommunikationssessioner "Bear Lakes . På korta avstånd till SRT (upp till 100 tusen km ) användes NS-3.7-antennen, belägen i MCC-L i NPO. S. A. Lavochkina.
Kommunikation med apparaten "Spektr-R" var möjlig i två lägen. Det första läget är tvåvägskommunikation, inklusive överföring av kommandon till kortet och mottagning av telemetriinformation från det.
Det andra kommunikationsläget är återställning av radiointerferometrisk data genom en starkt riktad antenn för ett mycket informativt radiokomplex (VIRK). Data behövde överföras i realtid [5] eftersom teleskopet inte inkluderade en högkapacitetslagringsenhet. 2015 användes en spårningsstation skapad på basis av 22-meters RT-22-radioteleskopet i Pushchino nära Moskva för att ta emot radiointerferometriska data . Flödet av information som samlades in av teleskopet var 144 megabit per sekund. För att möjliggöra interferometriska observationer vid en tidpunkt då rymdfarkosten inte är synlig för Pushchino-spårningsstationen, finansierade Roskosmos skapandet av ytterligare spårningsstationer utanför Ryssland: i USA och Sydafrika [17] [18] . Från och med augusti 2013 togs stationen i Green Bank (USA, West Virginia) i drift [5] .
Projektet startades 1979-1980, med godkännande av Leonid Ilyich Brezhnev , han överlevde en period av stagnation och en ekonomisk nedgång på 1990-talet .
Under andra hälften av 2000-talet reviderades projektet väsentligt under cirka 5 år [5] .
SRT lanserades den 18 juli 2011 kl. 6:31 Moskva-tid från den 45:e platsen för Baikonur Cosmodrome av bärraketen Zenit-2SLB80 med Fregat -SB övre steget [19] .
Den 18 juli 2011 klockan 10:06 Moskva-tid nådde rymdfarkosten Spektr-R målet i hög elliptisk omloppsbana med följande parametrar [9] :
På morgonen den 22 juli gavs ett kommando om att öppna antennen, efter cirka 10 minuter inkom en signal om att motorn som ansvarade för öppningen hade slutat röra sig. Det fanns dock ingen signal som bekräftade avslöjandet. Det beslutades natten mellan den 22 och 23 juli att placera ut satelliten på ett sådant sätt att solen jämnt värmde upp antenndriftstrukturen. På morgonen utfärdades ett andra kommando för att öppna teleskopet och sedan fixa kronbladen. Efter det mottogs signaler som bekräftar den framgångsrika fixeringen av var och en av de 27 antennloberna [5] .
Under påverkan av månens gravitation roterar banans plan kontinuerligt, vilket gör att observatoriet kan skanna rymden i alla riktningar [5] . Under den planerade operationstiden ( 5 år ) kommer månens attraktion att höja radioteleskopets apogee till en höjd av 390 000 km [20] .
När den rör sig i omloppsbana passerar rymdfarkosten genom jordens strålningsbälten , vilket ökar strålningsbelastningen på dess instrument. Rymdfarkostens livslängd är cirka 5 år [21] . Enligt ballistiska beräkningar kommer SRT:n att flyga i 9 år , varefter den kommer in i atmosfärens täta lager och brinner ut [22] .
I mars 2012 korrigerades omloppsbanan, vilket säkerställde en gravitationsmässigt stabil regim under de kommande 10 åren [5] .
Vid tidpunkten för dess inträde i omloppsbana var rymdradioteleskopet installerat ombord på det ryska rymdskeppet Spektr-R det radioteleskop som är längst bort från jorden [20] .
Efter att ha öppnat spegeln på SRT-mottagningsantennen tog det cirka tre månader innan observationerna började att synkronisera med markbundna radioteleskop [23] .
I slutet av testet av alla system av enheten började scenen för vetenskaplig forskning. På jorden används två hundra meter radioteleskop i Green Bank ( West Virginia , USA ) och i Effelsberg ( Tyskland ), samt det berömda radioobservatoriet Arecibo ( Puerto Rico ) [20] som synkrona radioteleskop . En markrymdinterferometer med en sådan bas ger information om de morfologiska egenskaperna och koordinaterna för galaktiska och extragalaktiska radiokällor med interferenslober upp till 8 mikrosekunder breda för projektets kortaste våglängd ( 1,35 cm ).
Den 5 augusti slogs hela Plasma-F-komplexet [24] på och de första mätningarna erhölls [25] .
Den 27 september genomförde Spektr-R för första gången testobservationer av ett rymdobjekt - kvarlevan av supernovan Cassiopeia A. Observationer genomfördes framgångsrikt genom att skanna i två ortogonala riktningar i intervallet 92 och 18 cm i två cirkulära polarisationer.
Den 29 och 30 oktober 2011 gjorde radioteleskopet observationer av W3(OH) -masern i stjärnbilden Cassiopeia [26] .
Den 14-15 november 2011 genomfördes framgångsrika samtidiga observationer i det interferometriska läget på Spektr -R SRT, tre ryska radioteleskop som bildar det radiointerferometriska nätverket "Kvazar" (RT-32 " Svetloe ", RT-32 " Zelenchukskaya ", RT-32 " Badary ") och Krim-radioteleskopet RT-70 "Evpatoria". Syftet med observationen var pulsaren PSR B0531+21 i krabbnebulosan , kvasarerna 0016 +731 och 0212+735 (för att studera kvasaren 0212+735 användes dessutom det tyska 100-meters radioteleskopet i Effelsberg [27] ) , såväl som källor för maserstrålning W3(OH ) [28] .
Cirka 100 vetenskapliga experiment genomförs per månad [5] .
Den totala kostnaden för Radioastron-programmet är mycket hög[ hur mycket? ] , så en internationell kommitté bildades för att utarbeta ett vetenskapligt program; en ansökan om observationstid kan lämnas in av vilken forskare som helst, kommittén väljer ut ansökningar med den starkaste vetenskapliga nivån som erbjuder de mest intressanta vetenskapliga idéerna [5] .
I juli 2016, det fjärde året av det öppna observationsprogrammet började, valdes 11 projekt ut för genomförande under denna period [29] :
Ledarna för ansökningar som accepteras för implementering är tre representanter från Ryssland, två från Holland och en vardera från Spanien, Japan, Sydafrika och USA. Medförfattare till ansökningar representerar 19 länder i världen med cirka 155 personer. Det största antalet medförfattare till ansökningar kommer från Ryssland, följt av USA, Tyskland, Spanien, Nederländerna, Australien, Italien och andra.
- Pressmeddelande från Physical Institute. Lebedev RASSedan den 10 januari 2019 har kommunikationen med satelliten gått förlorad; samtidigt löpte garantiperioden för satelliten ut redan 2014 (initialt var Spektr-R:s arbete planerat att slutföras 2016, men det förlängdes till slutet av 2019) [30] [31] . Den 12 januari blev det känt att radioteleskopet på rymdfarkosten Spektr-R slutade fungera för att ta emot kommandodata, men samtidigt fortsätter att skicka information till jorden [32] . Den vetenskapliga handledaren för projektet, motsvarande medlem av Ryska vetenskapsakademin Yuri Kovalev förklarade att Spektr-R endast fungerar på kommandon från jorden: före varje session läggs ett observationsprogram ombord och en signal skickas för att slå på mottagnings-sändande antenn; nu kommer ett sådant kommando inte ombord på enheten, som överförs till "hemposition", i detta tillstånd fortsätter solpanelerna att leverera ström, men andra delar av satelliten utsätts inte längre för solstrålning och kyls [ 33] . Det finns fortfarande hopp om att återställa kommunikationen, kommunikationssessioner hålls i ett försök att förbättra situationen, men om det inte är möjligt att återställa kommunikationen med rymdfarkosten och börja sända kontrollkommandon, kommer driften av satelliten och teleskopet att bli komplett. Enligt indirekta tecken är Spektr-R fullt operativ, med undantag för radioutrustning som tar emot kommandon från jorden; i sitt nuvarande tillstånd kommer det att kunna existera till september 2019, tack vare nödorienteringsprogrammet, som fungerar i avsaknad av externa kommandon [34] . Den sista signalen från Spektra-R mottogs den 5 februari [35] . Den 15 februari 2019, vid ett möte med Roscosmos statliga kommission , beslutades det att överföra enheten under kontroll av tillverkaren - NPO uppkallad efter Lavochkin - för vidare arbete med att upprätta kommunikation med satelliten. Arbetet var planerat till den 15 maj, varefter beslut fattades om Spektr-R:s framtida öde [36] .
Den 30 maj 2019 hölls ett möte med statskommissionen för att se över flygprovningen av Spektr-R. Den statliga kommissionen hörde rapporter från företrädare för raket- och rymdindustrin och forskarvärlden och beslutade att slutföra Spektr-R-projektet [37] .
Under det första driftsåret (från och med den 18 juli 2012) på radioastronprojektets mark-rymdinterferometer, bestående av SRT och markbaserade teleskop, gjordes observationer av 29 aktiva galaktiska kärnor, 9 pulsarer ( neutronstjärnor ), 6 källor till maserlinjer i regionerna för stjärnbildning och planetsystem [38] .
Den 9 oktober 2012 tog en internationell grupp av forskare med aktiv galaxkärna den första bilden av den snabbt variabla aktiva galaxen 0716+714 vid en våglängd på 6,2 cm baserat på resultaten av observationer från mark-rymdinterferometern i RadioAstron-projektet tillsammans med det europeiska VLBI-nätverket [39] .
En av huvudtyperna av föremål som studeras är kvasarer . Med hjälp av Radioastron-projektet var det möjligt att mäta bredden på början av en relativistisk jet. Det visade sig vara ungefär 1 St. år används denna information aktivt för att utveckla modeller för bildandet av sådana jetstrålar [5] .
Ett annat resultat var mätningen av ljusstyrkan hos relativistiska kvasarstrålar. Markbaserade radioteleskop är begränsade till ett visst ljusstyrkavärde och tillåter inte att avgöra om den verkliga ljusstyrkan är lika med eller större än den. Data från mer än 60 kvasarer har visat att dessa strålar är mycket ljusare än tidigare representationer. Detta kräver en allvarlig omstrukturering av befintliga modeller av kvasaranordningar. Tidigare trodde man att huvudsakligen relativistiska elektroner strålar i strålar . Denna modell tillåter inte att erhålla den observerade ljusstyrkan. En av de nya modellerna kan vara en jetmodell som består av protoner som accelereras till relativistiska hastigheter , men då uppstår frågan om mekanismen för protonacceleration till så höga energier. Kanske är detta problem relaterat till problemet med källan till kosmiska strålar med hög energi [5] .
Observationen av spektrumet av pulsarer gav istället för den förväntade ganska jämna bilden ett antal små toppar. Detta kräver omarbetning av teorin om det interstellära mediet . En av förklaringarna kan vara kompakta turbulenszoner , vilket leder till distorsion av den elektromagnetiska strålningen som passerar genom dem [5] .
Under observationer av vattenmegamasern i galaxen M 106 i 1,3 MHz-området med en baslinje på 340 tusen km (tillsammans med det markbaserade radioteleskopet i Medicina, Italien), uppnåddes ett absolut rekord av vinkelupplösning i astronomi - 8 mikrosekunder av båge (ungefär vid denna vinkel, när man observerar från jorden, kommer ett rubelmynt som ligger på månens yta att vara synligt) [40] .
En stark spridning av radioemission av interstellär plasma har upptäckts [6] .
1979 skapades ett radioobservatorium vid Salyut-6- stationen med det första rymdradioteleskopet KRT-10 [41] .
År 1997 lanserade JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) radioteleskopet HALCA med en diameter på 8 meter i en omloppsbana ungefär 10 gånger lägre än Spektr-R-banan. Enheten fungerade framgångsrikt fram till 2005.
Kina har planer på att skjuta upp två rymdfarkoster som liknar Spektr-R, samtidigt som de aktivt använder utvecklingen av det ryska projektet [5] .
radioastronomi | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Grundläggande koncept | |||||||||
radioteleskop |
| ||||||||
Personligheter | |||||||||
Relaterade ämnen | |||||||||
Kategori:Radioastronomi |
Rymdobservatorier i Roscosmos | |
---|---|
Drift | |
Planerad |
|
historisk |
|
rymdteleskop | |
---|---|
Drift |
|
Planerad |
|
Föreslog | |
historisk |
|
Hibernation (uppdrag slutfört) |
|
Förlorat | |
Inställt | |
se även | |
Kategori |
|
|
---|---|
| |
Fordon som avfyras av en raket är åtskilda av ett kommatecken ( , ), uppskjutningar är åtskilda av en interpunct ( · ). Bemannade flyg är markerade med fet stil. Misslyckade lanseringar är markerade med kursiv stil. |