Радиоастрон

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Спектр-Р
Радиоастрон
RIAN archive 930415 Russian Spektr R space-born radio telescope.jpg
«Спектр-Р» в монтажно-испытательном корпусе космодрома «Байконур»
Заказчик

Астрокосмический центр ФИАН

Производитель

Россия НПО имени Лавочкина

Оператор

Россия НПО имени Лавочкина

Задачи

исследование астрономических объектов с разрешением до 1 мкс дуги

Спутник

Земли

Выход на орбиту

18 июля 2011 года, 06:06 UTC

Запуск

18 июля 2011 года, 02:31 UTC

Ракета-носитель

«Зенит-3SLБФ»

Стартовая площадка

Казахстан Байконур, площадка 45/1

NSSDC ID

2011-037A

SCN

37755

Технические характеристики
Платформа

«Навигатор»

Масса

3295 кг

Диаметр

10 м

Мощность

2400 Вт

Источники питания

солнечные батареи

Ориентация

трёхосная

Движитель

КУДМ

Срок активного существования

10 лет[1]

Элементы орбиты
Тип орбиты

Высокая эллиптическая геоцентрическая орбита

Большая полуось

189 000 км

Наклонение

51.3° (начальное)

Период обращения

8 суток 7 часов

Целевая аппаратура
Сайт проекта
Commons-logo.svg Спектр-Р на Викискладе

Радиоастрон (англ. RadioAstron) — международный[2] космический проект с ведущим российским участием по проведению фундаментальных астрофизических исследований в радиодиапазоне электромагнитного спектра с помощью космического радиотелескопа (КРТ) , смонтированного на российском космическом аппарате (КА) «Спектр-Р», в составе наземных сетей РСДБ. Координатор проекта — Астрокосмический центр ФИАН.[3]

Описание[править | править исходный текст]

Основу проекта составляет наземно-космический радиоинтерферометр со сверхдлинной базой, состоящий из сети наземных радиотелескопов и космического радиотелескопа (КРТ)[2][3], установленного на российском космическом аппарате «Спектр-Р». Создатель аппарата «Спектр-Р» — НПО имени Лавочкина[4], главный конструктор — Владимир Бобышкин[5].

Суть эксперимента заключается в одновременном наблюдении одного радиоисточника космическим и наземными радиотелескопами. Получаемые на телескопах записи снабжаются метками времени от высокоточных атомных часов, что, вместе с точным знанием положения телескопов, позволяет синхронизировать записи и получить интерференцию сигналов, записанных на разных телескопах. Благодаря этому, работающие независимо телескопы составляют единый интерферометр, угловое разрешение которого определяется расстоянием между телескопами, а не размером антенн (метод РСДБ). КРТ обращается по эллиптической орбите с высотой апогея около 340 тыс. км[6], сравнимой с расстоянием до Луны, и использует лунную гравитацию для поворота плоскости своей орбиты. Высокое разрешение при наблюдении радиоисточников обеспечивается за счёт большого плеча интерферометра, равного высоте апогея орбиты.

Основные параметры наземно-космического интерферометра проекта «Радиоастрон»:[7]

Диапазон (λ, см) 92 18 6,2 1,2—1,7
Диапазон (ν, ГГц) 0,327 1,665 4,83 18—25
Ширина диапазона (Δν, МГц) 4 32 32 32
Ширина интерференционного лепестка (мкс дуги) при базе 350 000 км 540 106 37 7,1—10
Чувствительность по потоку (σ, мЯн), на Земле антенна EVLA, накопление 300 с 10 1,3 1,4 3,2

Шириной интерференционного лепестка определяется угловое разрешение радиоинтерферометра, то есть, например, на волне 92 см «Радиоастрон» сможет различать два источника радиоизлучения, расположенные на угловом расстоянии порядка 540 мкс и больше друг от друга, а на волне 6,2 см — ещё более близкие (37 мкс и больше)[8].

Цель[править | править исходный текст]

Главная научная цель миссии — исследование астрономических объектов различных типов с беспрецедентным разрешением до миллионных долей угловой секунды. Разрешение, достигнутое с помощью проекта «Радиоастрон», позволит изучать:

Космический радиотелескоп[править | править исходный текст]

Космический радиотелескоп с приёмной параболической антенной диаметром 10 метров выведен на высокоапогейную орбиту спутника Земли высотой до 350 тыс. км в составе КА «Спектр-Р»[9]. Он является крупнейшим в мире космическим телескопом, что было отмечено в книге рекордов Гиннеса[10].

В проекте «Радиоастрон» применение радиотелескопа на высокоэллиптической орбите позволяет получить интерферометр с базой значительно превышающей диаметр Земли. Интерферометр с такой базой позволяет получить информацию о структуре галактических и внегалактических радиоисточников на угловых масштабах порядка 30 микросекунд и даже до 8 микросекунд дуги для самой короткой длины волны проекта 1,35 см при наблюдениях на максимальной базе.

Оборудование[править | править исходный текст]

Полная масса полезного научного груза — приблизительно 2600 кг. Она включает массу 1500 кг раскрывающейся параболической антенны диаметром 10 м и массу электронного комплекса, содержащего приёмники, малошумящие усилители, синтезаторы частот, блоки управления, преобразователи сигналов, стандарты частоты, высокоинформативную систему передачи научных данных — около 900 кг. Масса всего спутника, выводимого на орбиту с помощью ракеты-носителя «Зенит-2SБ»—"Фрегат-2СБ", — около 3850 кг.[11]

Полная мощность питания системы составляет 2600 Вт, из которых 1150 Вт используется для научных приборов. Во время нахождения в тени аккумуляторный блок аппарата позволяет работать около двух часов без питания от солнечных батарей[5].

Антенна[править | править исходный текст]

Антенна космического радиотелескопа состоит из 27 лепестков. При выведении на целевую орбиту антенна находилась в сложенном (аналогично зонту) состоянии. После достижения целевой орбиты выполнено механическое раскрытие антенны радиотелескопа[5]. Выполнена из углепластика[12].

Эксперимент «Плазма-Ф»[править | править исходный текст]

Помимо аппаратуры для основной миссии, на борту спутника находятся приборы для научного эксперимента «Плазма-Ф»[13]. Прибор весит около 20 килограммов. Задачи «Плазмы-Ф» — мониторинг межпланетной среды в целях составления прогнозов «космической погоды», исследование турбулентности солнечного ветра и магнитного поля в диапазоне 0,1—30 Гц и исследование процессов ускорения космических частиц. Спутник несколько дней находится вне магнитосферы Земли, что позволяет наблюдать межпланетную среду, а потом очень быстро проходит все слои магнитосферы, благодаря чему можно следить за её изменением. Прибор может измерять поток солнечного ветра с временны́м разрешением в 30 миллисекунд. Это сравнимо с показателями таких спутников, как «ACE» (Advanced Composition Explorer) и «Wind». Измерения скорости, температуры и концентрации солнечного ветра имеют временно́е разрешение 1,5 секунды.[5]

К 5 августа 2011 года был включен весь комплекс «Плазма-Ф»[14] и получены первые измерения[15].

Запуск[править | править исходный текст]

Запуск КРТ произведён 18 июля 2011 года в 6:31 по московскому времени с 45-й площадки космодрома Байконур ракетой-носителем «Зенит-2SLБ80» с разгонным блоком «Фрегат-СБ»[16].

18 июля 2011 года в 10:06 по московскому времени КА «Спектр-Р» достиг целевой орбиты с параметрами:

Под действием лунной гравитации плоскость орбиты непрерывно поворачивается, что позволяет обсерватории сканировать пространство по всем направлениям[18]. За планируемое время работы (5 лет) притяжение Луны поднимет апогей радиотелескопа до высоты 390 000 км[20].

При движении по орбите космический аппарат проходит через радиационные пояса Земли, что увеличивает радиационную нагрузку на его приборы. Срок службы космического аппарата — около 5 лет[21]. Согласно баллистическим расчётам, КРТ будет летать 9 лет, после чего войдет в плотные слои атмосферы и сгорит[22].

На момент своего выхода на орбиту космический радиотелескоп, установленный на борту российского космического аппарата «Спектр-Р», — наиболее удалённый от Земли радиотелескоп[20].

Начало работы[править | править исходный текст]

После раскрытия зеркала приёмной антенны КРТ потребовалось около трёх месяцев перед началом наблюдений для синхронизации с земными радиотелескопами[23].

По окончании проверки всех систем аппарата наступил этап научных исследований. На Земле в качестве синхронных радиотелескопов используются два стометровых радиотелескопа в Грин-Бэнк (Западная Виргиния, США) и в Эффельсберге (Германия), а также знаменитая радиообсерватория Аресибо (Пуэрто-Рико)[20].

Наземно-космический интерферометр с такой базой обеспечивает информацию о морфологических характеристиках и координатах галактических и внегалактических радиоисточников с шириной интерференционных лепестков до 8 микросекунд дуги для самой короткой длины волны проекта 1,35 см.

27 сентября 2011 года «Спектр-Р» впервые провёл тестовые наблюдения космического объекта — остатка сверхновой Кассиопея A. Успешно проведены наблюдения методом сканирования по двум ортогональным направлениям в диапазонах 92 и 18 см в двух круговых поляризациях.

29 и 30 октября 2011 года радиотелескопом проведены наблюдения мазера W3(OH) в созвездии Кассиопеи[24].

14—15 ноября 2011 года успешно проведены одновременные наблюдения в интерферометрическом режиме на КРТ «Спектр-Р», трёх российских радиотелескопах, образующих радиоинтерферометрическую сеть «Квазар» (РТ-32 «Светлое», РТ-32 «Зеленчукская», РТ-32 «Бадары») и крымском РТ-70 «Евпатория». Целью наблюдения были пульсар PSR B0531+21 в Крабовидной туманности, квазары 0016+731 и 0212+735 (для изучения квазара 0212+735 дополнительно был задействован немецкий 100-метровый радиотелескоп в Эффельсберге[25]), а также источники мазерного излучения W3(OH)[26].

Научные результаты[править | править исходный текст]

За первый год работы (на 18 июля 2012) на наземно-космическом интерферометре проекта «Радиоастрон», состоящем из КРТ и наземных телескопов, проведены наблюдения 29 активных ядер галактик, 9 пульсаров (нейтронных звёзд), 6 источников мазерных линий в районах образования звёзд и планетных систем.[27]

На 9 октября 2012 международной группой исследователей ядер активных галактик получено первое изображение быстропеременной активной галактики 0716+714 на длине волны 6,2 см по результатам наблюдений наземно-космического интерферометра проекта «Радиоастрон» совместно с Европейской сетью РСДБ.[28]

Связь[править | править исходный текст]

В настоящий момент для сеансов двусторонней связи используются крупнейшие в России антенные комплексы П-2500 (диаметр 70 м) в приморском городе Уссурийск и ТНА-1500 (диаметр 64 м) в подмосковном посёлке Медвежьи Озера. На малых расстояниях до КРТ (до 100 тыс. км) используется антенна НС-3,7, расположенная в НПО им. С. А. Лавочкина.

Связь с аппаратом «Спектр-Р» возможна в двух режимах. Первый режим — двусторонняя связь, включающая передачу команд на борт и прием с него телеметрической информации.

Второй режим связи — сброс радиоинтерферометрических данных через узконаправленную антенну высокоинформативного радиокомлекса (ВИРК). В настоящий момент для приёма радиоинтерферометрических данных используется станция слежения созданная на базе 22-метрового радиотелескопа РТ-22 в подмосковном Пущино. Поток информации, собираемой телескопом, составляет 144 мегабит в секунду. Для обеспечения возможности проведения интерферометрических наблюдений во время, когда космический аппарат не виден для станции слежения в Пущино, Роскосмос профинансировал создание дополнительных станций слежения за пределами России: в США и ЮАР.[29][30]

Аналогичные проекты[править | править исходный текст]

В 1997 году JAXA (Японское агентство аэрокосмических исследований) запустило радиотелескоп HALCA диаметром 8 метров на орбиту примерно в 10 раз более низкую, чем орбита «Спектр-Р». Аппарат успешно проработал до 2005 года.

См. также[править | править исходный текст]

Images.png Внешние изображения
Image-silk.png Модель КА «Спектр-Р»
Image-silk.png Фото «Спектр-Р» в НПО им. Лавочкина

Примечания[править | править исходный текст]

  1. Научно-координационный совет «РадиоАстрон», Роскосмос (20 июня 2012). Проверено 20 июня 2012.
  2. 1 2 Международный проект «Радиоастрон». Роскосмос. Проверено 26 июля 2013. Архивировано из первоисточника 30 апреля 2013.
  3. 1 2 РадиоАстрон. Официальный сайт проекта. АКЦ ФИАН. Проверено 30 октября 2012. Архивировано из первоисточника 22 марта 2012.
  4. «Спектр-Р» на сайте НПО им. Лавочкина
  5. 1 2 3 4 Российский «Хаббл». Архивировано из первоисточника 22 марта 2012.
  6. 1 2 Российская обсерватория для изучения Вселенной выведена на орбиту
  7. Проект «Радиоастрон» и космическая радиоастрономия. Архивировано из первоисточника 22 марта 2012.
  8. Прохоров М., Рудницкий Г. Самый зоркий телескоп // Вокруг света. — 2006. — № 12.
  9. Международный проект «Радиоастрон»
  10. Российский космический телескоп «Радиоастрон» вошел в книгу Гиннесса | Космос
  11. http://www.laspace.ru/rus/spektrR.php Состав КА
  12. Армс-Тасс
  13. Офф. сайт эксперимента «Плазма-Ф»
  14. Состоялось включение прибора БМСВ
  15. О работе комплекса приборов «Плазма-Ф»
  16. Пресс-служба Роскосмоса / Запуск российского научного космического аппарата «Спектр-Р» успешно осуществлён с Байконура.
  17. Страница аппарата «Спектр-Р» на сайте НПО имени С. А. Лавочкина
  18. 1 2 Астрофизическая обсерватория успешно выведена на орбиту
  19. Космический аппарат «Спектр-Р» доставлен на космодром Байконур
  20. 1 2 3 Space telescope to create radio 'eye' larger than Earth (англ.)
  21. КА «Спектр-Р»: четыре дня на орбите
  22. «На российской орбитальной обсерватории раскрылось зеркало радиотелескопа» — статья на сайте www.vz.ru
  23. На космодроме Байконур подведены итоги запуска российского научного космического аппарата «Спектр-Р» — ФКА
  24. Информационное сообщение № 8 Астрокосмического центра ФИАН от 3 ноября 2011 года
  25. «The birth of a telescope 30 times larger than Earth» Max Planck Institute for Radio Astronomy — December 08, 2011 Press Release
  26. «Спектр-Р» провел первые наблюдения в режиме интерферометра — сообщение «Риа-новости»
  27. http://www.asc.rssi.ru/radioastron/archives/2012/RA_first_year.pdf
  28. Отчёт за 9 октября 2012 года.
  29. «Все, что нужно было раскрыть, мы раскрыли» — Статья на сайте www.gazeta.ru
  30. Станции США и ЮАР будут принимать информацию с российского «Спектра-Р» (рус.). РИА Новости (18 июля 2012). Проверено 14 сентября 2012. Архивировано из первоисточника 19 октября 2012.

Ссылки[править | править исходный текст]