Афина (космическая обсерватория)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Athena
IXOFlyby1Small.jpg
Организация ЕКА
Дата запуска планируется в 2031
Место запуска Гвиана (департамент Франции) Куру
Средство вывода на орбиту Ариан-6
Научные инструменты
Логотип миссии
Изображение логотипа

Косми́ческий телескóп «Афина» (англ. Athena, сокращение от Advanced Telescope for High ENergy Astrophysics, Передовой телескоп для астрофизики высоких энергий) — планирующийся к запуску в 2031 году космический телескоп рентгеновского диапазона. Относится ко второму классу крупных миссий, осуществляемых Европейским космическим агентством (ЕКА) в рамках программы Cosmic Vision[1][2][3]. Телескоп будет около 12 м в длину, и весить около 5 тонн. Его чувствительность должна быть в 100 раз больше, чем у лучших из существующих рентгеновских телескопов, таких как «Чандра» и XMM-Newton[4].

История и развитие[править | править код]

Рисунок внешнего вида инструмента IXO в проекте НАСА

По первоначальному плану, проект должен был быть реализован к 2021 году совместными усилиями НАСА, Европейского космического агентства (ЕКА) и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA). В мае 2008 года ЕКА и НАСА была создана координационная группа с участием всех трёх агентств с целью изучения проведения совместной миссии путём слияния проектов XEUS и Constellation-X. Это было началом предполагаемого совместного исследования посредством International X-ray Observatory (IXO). Проект IXO конкурировал с двумя другими миссиями — Europa Jupiter System Mission (EJSM) и Laser Interferometer Space Antenna (LISA)[5][6][7][8][9][10][11][12].

Предшествующий «Афине» телескоп являлся кандидатом для миссии класса L1 программы Cosmic Vision, но был отменён с программой Jupiter Icy Moon Explorer. Сама «Афина» является перезапуском проекта IXO, планировавшегося в 2008—2011 годы, — окончательное решение об этом было принято 27 июня 2014 года[13]. Теперь именно «Афина» выбран второй крупной миссией программы Cosmic Vision[13]. Частично по причине выхода НАСА в 2011 году из участия в проекте IXO, возникли изменения в подготовке к миссии[14].

Научная группа была сформирована к 16 июля 2014 года[15] Первичные вибрационные тесты кремния для зеркал оптики состоялись в августе 2014[16]. Встреча научного комитета программы Европейского космического агентства состоится в 2019 году для полного обзора и окончательного утверждения проекта до начала строительства в том же году[4][17].

Первоначально планировался к запуску в 2028 г., впоследствии[когда?] срок был перенесён на 2031 год[источник не указан 824 дня].

Цели и задачи[править | править код]

Телескоп IXO предназначен для работы в течение не менее 5 лет с прогнозируемой работоспособностью на протяжении 10 лет. Ожидается, что научные работы с IXO будут идти в период с 2021 по 2030 годы[7].

Основной задачей является изучение вопросов «горячей и расширяющейся Вселенной»[18]: картографирование движения горячих газовых структур, определение их физических свойств и поиск сверхмассивных чёрных дыр.

Выбранная научная тема «Горячая и энергетическая Вселенная» имеет целями ответить на вопросы астрофизики: «Что происходит вблизи чёрной дыры?» «Как обычная материя собирается в крупномасштабные структуры, которые мы видим сегодня?» «Как чёрные дыры разрастаются и формируют Вселенную?» «Какова взаимосвязь между этими процессами?»

Для решения этих задач IXO будет наблюдать орбиты, близкие к горизонту событий чёрной дыры, измерять скорости вращения чёрных дыр в несколько сотен активных ядер галактик, использовать спектроскопию для определения характеристик окружающей среды вокруг ядер галактик при их пиковой активности; поиск сверхмассивных чёрных дыр с красным смещением z > 10; поиск тёмной материи в крупномасштабной структуре Вселенной, используя квазары на фоне материи и наблюдение процессов галактического масштаба путём инъекции энергии чёрными дырами[19][20][21][22].

Орбита[править | править код]

Запуск ракеты-носителя «Ариан-6» должен поднять «Афину» в 2028 году на гало-орбиту с большой амплитудой вокруг L2 точки Лагранжа посредством направленного ускорения. L2 была выбрана из-за своей стабильной тепловой среды, хорошей небесной видимости и высокой эффективности наблюдений. «Афина» планируется для ежегодных непрерывных наблюдений до 300 точечных небесных целей, от получаса до 1 часа за каждой, в течение не более 11 дней[23].

Оптика и инструменты[править | править код]

«Афина» должна использовать рентгеновский телескоп с фокусным расстоянием в 12 м с эффективной площадью ~2 м² при чувствительности 1 кэВ[1] и двумя основными инструментами: интегральным полевым прибором рентгеновского излучения (X-ray Integral Field Unit, X-IFU) с высоким разрешением и среднего разрешения, но обладающим большим углом обзора широкоуглольным спектрометром (Wide Field Imager, WFI)[23].

В телескопе будет использована разработанная Европейским космическим агентством оптика с кремниевыми ячейками, что обеспечивает сочетание большого угла обзора и высокого углового разрешения. Каждая ячейка представляет собой телескоп Вольтера, но только несколько мм² в диаметре, с двумя рефлекторами в каждой ячейке, фокусирующими рентгеновское излучение. Всего должно быть использовано 1,5 млн ячеек. Телескоп будет создаваться в виде массива 60-миллиметровых коммерчески доступных для изготовления кремниевых пластин.[23]

X-ray Integral Field Unit

Этот инструмент использует массив охлаждаемых криогеном датчиков с диапазоном обнаружения 0,2—12 кэВ. Общий угол обзора составляет 5 угловых минут[24].

Wide Field Imager

Данный инструмент является рентгеновским спектрометром, состоящим из 5 массивов полевых транзисторов с переходами p-типа и диапазоном регистрируемого излучения 0,1—15 кэВ. Его центральный чип имеет размеры 256 x 256 px и угол обзора в 7,5 угловых минут. Четыре его внешних массива имеют размеры 448 x 640 px и угол обзора в 40 угловых минут.[25][26]:1,9

Планируемая стоимость проекта составит 1 млрд долл. или 850 млн евро.[27].

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 ATHENA (англ.) (недоступная ссылка). ЕКА (16 июня 2015). Дата обращения: 3 октября 2015. Архивировано 16 июля 2015 года.
  2. ESA's new vision to study the invisible universe. ESA. Дата обращения: 29 ноября 2013. Архивировано 14 октября 2018 года.
  3. Jonathan Amos. ESA selects 1bn-euro Juice probe to Jupiter. BBC News Online. BBC (2 мая 2012). Дата обращения: 13 мая 2012. Архивировано 17 июля 2018 года.
  4. 1 2 Jonathan Amos. Athena: Europe plans huge X-ray space telescope. BBC News Online. BBC (27 июня 2014). Дата обращения: 22 октября 2014. Архивировано 3 октября 2014 года.
  5. Announcing the International X-ray Observatory (IXO) — NASA. Дата обращения: 5 октября 2015. Архивировано 18 января 2017 года.
  6. Announcing the International X-ray Observatory (IXO) — ESA. Дата обращения: 5 октября 2015. Архивировано 7 октября 2012 года.
  7. 1 2 The International X-ray Observatory Activity submission in response to the Astro2010 Program Prioritization Panel RFI#1. Дата обращения: 5 октября 2015. Архивировано 28 мая 2010 года.
  8. IXO Science Performance Requirements on the ESA web site (недоступная ссылка). Архивировано 12 декабря 2012 года.
  9. IXO — Payload Definition Document (недоступная ссылка). Архивировано 12 декабря 2012 года.
  10. IXO Mission Concept (недоступная ссылка). Архивировано 12 декабря 2012 года.
  11. IXO Project Leadership. Дата обращения: 5 октября 2015. Архивировано 2 октября 2015 года.
  12. Lasota Jean-Pierre. Astronomy at the Frontiers of Science. — Springer, 2011. — 180 с. — ISBN 9400716583.
  13. 1 2 ESA Science & Technology: Athena to study the hot and energetic Universe (недоступная ссылка). ESA (27 июня 2014). Дата обращения: 23 августа 2014. Архивировано 3 марта 2016 года.
  14. About ATHENA (недоступная ссылка). ESA (2 апреля 2012). Дата обращения: 19 октября 2014. Архивировано 8 декабря 2015 года.
  15. ESA appointed Science Study Team (недоступная ссылка). ATHENA website (16 июля 2014). Дата обращения: 19 октября 2014. Архивировано 5 октября 2015 года.
  16. Vibration testing of silicon pore optics module (недоступная ссылка). ESA (19 августа 2014). Дата обращения: 19 октября 2014. Архивировано 3 марта 2016 года.
  17. Jacob Aron. Biggest X-ray eye in space to hunt hot cosmic objects. New Scientist (30 июня 2014). Дата обращения: 22 октября 2014. Архивировано 15 июля 2014 года.
  18. ESA в 2028 году запустит новую обсерваторию стоимостью $1 млрд. РИА Новости (30 сентября 2015). Дата обращения: 1 октября 2015. Архивировано 5 октября 2015 года.
  19. Stellar-Mass Black Holes and Their Progenitors, J. Miller et al.. Дата обращения: 5 октября 2015. Архивировано 27 мая 2010 года.
  20. The Evolution of Galaxy Clusters Across Cosmic Time, M. Arnaud et al.. Дата обращения: 5 октября 2015. Архивировано 27 мая 2010 года.
  21. The Missing Baryons in the Milky Way and Local Group, Joel N. Bregman et al.. Дата обращения: 5 октября 2015. Архивировано 27 мая 2010 года.
  22. Cosmic Feedback from Supermassive Black Holes, Andrew C. Fabian et. al.. Дата обращения: 5 октября 2015. Архивировано 27 мая 2010 года.
  23. 1 2 3 ESA Science & Technology: ATHENA. ESA (19 августа 2014). Дата обращения: 19 октября 2014. Архивировано 16 июля 2015 года.
  24. The X-ray Integral Field Unit (X-IFU) (недоступная ссылка). ATHENA website. Дата обращения: 19 октября 2014. Архивировано 5 октября 2015 года.
  25. The Wide Field Imager (WFI) (недоступная ссылка). ATHENA website. Дата обращения: 19 октября 2014. Архивировано 5 октября 2015 года.
  26. A. Rau. The Wide Field Imager (WFI) for Athena+ (DOCX) (недоступная ссылка) (19 октября 2014). Дата обращения: 19 октября 2014. Архивировано 5 октября 2015 года.
  27. ATHENA technical and programmatic review report (недоступная ссылка). ЕКА (28 февраля 2012). Дата обращения: 13 мая 2012. Архивировано 20 июня 2013 года.

Ссылки[править | править код]