eROSITA

В декабре 2002 г. на Совете по космосу был одобрен усеченный вариант проекта «Спектр-РГ» на базе платформы «Ямал» или «Фобос-грунт» с запуском на ракете «Союз» с разгонным блоком «Фрегат». В состав полезной нагрузки должны были войти приборы JET-X, MART-LIME, EUVITA, TAUVEX, MOXE, SPIN-X1/2 и SPIN. Аппарат разрабатывался в кооперации с иностранными научными организациями, поэтому многие научные приборы поставлялись из-за рубежа.

В конце 2002 г. предполагалось, что СРГ будет запущен не позднее 2007–2008 гг., после проектов «Спектр-Р» (2005–2006 гг.) и «Спектр-УФ» (2006–2007 гг.). В соответствии с принятой в конце 2005 г. Федеральной космической программой до 2015 г. срок запуска «Спектр-РГ» был установлен в 2011 г. Это означало, что летный комплекс научной аппаратуры, изготовленный в середине 1990-х годов для старого варианта СРГ, будет непригоден к запуску в космос в 2011 г. по причине окончания гарантийных сроков на инструменты.

Поэтому в комплекс научной аппаратуры орбитальной обсерватории вошли следующие новые приборы: рентгеновские телескопы eROSITA, широкоугольный рентгеновский монитор Lobster, набор телескопов с кодированной апертурой ART-XC, детектор гамма-всплесков GRBM, широкоугольный монитор в жестких рентгеновских лучах SPIN-X, бортовой компьютер BIUS.

Рентгеновский телескоп eROSITA (extended ROentgen Survey with an Imaging Telescope Array, расширенный набор телескопов для рентгеновского обзора и построения изображений) позволит впервые провести обзор всего неба на средних энергиях рентгеновского диапазона (от 0.2 до 10кэВ) с беспрецедентным спектральным и угловым разрешением.

Прибор создается консорциумом европейских организаций во главе с немецким Институтом внеземной физики Общества имени Макса Планка (MPE).

Телескоп eROSITA базируется на существующих разработках, которые использовались в проекте ABRIXAS, и на детекторах, разработанных для космического применения.

eROSITA будет состоять из семи оптических модулей (типа «Валтер-I»), каждый из которых будет снабжен своим собственным CCD-детектором. Основу телескопа eROSITA составляет корпус, выполняющий роль оптической скамьи, к одной стороне которой присоединены семь модулей зеркал, а к другой – семь детекторов. Диаметр одного телескопа eROSITA – 35 см.

На спутнике ABRIXAS семь телескопов фокусировали излучение на один большой CCD-детектор, а оптические оси зеркальных систем были развалены примерно на 7° по отношению друг к другу. Зеркала eROSITA будут иметь более крупные апертуры и их оптические оси будут параллельны. Детекторы будут расположены в индивидуальных боксах, что в 7 раз повышает надежность телескопа.

За последние 18 лет полупроводниковая лаборатория MPE разработала CCD-камеры для XMM-Newton и ABRIXAS. CCD-камеры успешно функционируют на XMM-Newton с 2000 года. Детекторы для eROSITA уже произведены. Это более современная версия pn-CCD, с меньшим размером пикселя, 75х75 мкм2 вместо 150х150 мкм2 и более быстрым считыванием. Это достигнуто сочетанием проверенной технологии и размером области считывания.

Для того чтобы было достигнуто оптимальное энергетическое разрешение, CCD должны будут охлаждаться до температуры

-60°C. Для поддержания такой температуры детекторов будет использоваться пассивное охлаждение (посредством радиаторов и тепловых трубок) и нагревательные элементы.

ART-XC

Lobster

Широкоугольный рентгеновский монитор Lobster, как и другие космические мониторы, необходим для того, чтобы «видеть все небо все время». Прибор состоит из шести «глаз лобстера» – идентичных модулей с отклоняющей оптикой, основанной на микроканальных пластинах, которые все вместе обеспечивают широкое поле зрения (22.5°х162°) и дают возможность строить рентгеновское изображение в диапазоне 0.1–3.5 кэВ, покрывая почти все небо за один виток продолжительностью 96 мин. Покрытие всего неба происходит непосредственно при вращении космического аппарата, чей орбитальный период синхронизован с периодом собственного вращения. Миссия направлена на измерение переменности рентгеновского неба с чувствительностью и с угловым разрешением на порядок величины лучшими, чем имели предыдущие мониторы, которые не способны строить изображение.

Научные задачи проекта Lobster охватывают практически всю астрономию – от рентгеновского излучения комет до звезд и квазаров, от обычных рентгеновских двойных до переменных звезд, от небольших флуктуаций по энергии в горячих внешних областях звезд до катастрофических событий, таких как взрывы сверхновых и загадочные гамма-всплески. Монитор должен предоставить исчерпывающую запись рентгеновской переменности активных галактик по времени и окончательно ответить на вопрос о характерных временах, существующих в таких источниках.

Российский астрономический рентгеновский телескоп-концентратор ART-XC (Astronomical Roentgen Telescope – X-ray Concentrator), в котором будет применена поликапиллярная оптика Кумахова, позволит сделать обзор неба в жестком диапазоне энергий 10–30 кэВ, что расширит энергетический диапазон обсерватории СРГ.

В режиме наведения на объекты в диапазоне энергий 10–80 кэВ чувствительность телескопа превзойдет более чем на порядок величины все существующие рентгеновские телескопы. Инструмент будет обладать высоким энергетическим разрешением, что позволит использовать его для спектроскопии галактических и внегалактических источников. Создается он в Институте космических исследований.

Монитор GRBM предназначен для изучения кривых блесков, спектров и грубой локализации космических гамма-всплесков (а также других классов жестких рентгеновских транзиентов, таких как повторные мягкие гамма-источники) в диапазоне 5–300 кэВ (подлежит уточнению) с полем зрения, перекрывающим поле прибора Lobster.

Его основными задачами являются: идентификация классических гамма-всплесков, зарегистрированных прибором Lobster, по совпадению во времени и грубому определению координат, построение спектров всплесков в широком диапазоне для определения пиковой энергии, а также плотности поглощения на низких энергиях. Кроме того, это исследование спектральной эволюции со временем в широком диапазоне спектра.

Широкоугольный рентгеновский монитор SPIN-X также разрабатывается в ИКИ. В данный момент комплектация прибора в составе «Спектра-РГ» находится в стадии рассмотрения. Возможно, на КА установят два или три небольших модуля с кодированной апертурой с разваленными широкими полями зрения, которые выполняют функции детектора гамма-всплесков и широкоугольного рентгеновского монитора. Окончательное решение по составу и назначению SPIN-X будет принято в 2007 г. с учетом предложений по монитору космических гамма-всплесков GRBM.

Платформа «Навигатор»

Бортовой компьютер BIUS разработки ИКИ будет обеспечивать интерфейс между научной аппаратурой и платформой КА. Для передачи данных на спутник планируется установка европейского бортового радиокомплекса.

Головным исполнителем по космическому аппарату является НПО имени С.А.Лавочкина, разработчиком комплекса научной аппаратуры – Институт космических исследований. Научный руководитель проекта – академик Рашид Алиевич Сюняев.

В качестве средства выведения для проекта СРГ предполагается использовать носитель «Союз» с разгонным блоком «Фрегат». В настоящее время рассматривается два варианта запуска: первый – с космодрома Байконур на РН «Союз-ФГ», второй – с космодрома Куру на носителе «Союз-СТ». Если пуск будет осуществлен с Байконура, то аппарат будет выведен на орбиту высотой 600 км и наклонением менее 30° (в зависимости от окончательной массы обсерватории), при старте с Куру – на орбиту высотой 600 км и наклонением менее 5°. Запуск аппарата запланирован на 2011 г.

В случае запуска СРГ с Байконура в качестве наземного комплекса будут использованы ЦУП НПО имени Лавочкина, а также, возможно, наземная станция в Южной Африке, о чем сейчас ведутся переговоры с африканской стороной.

Если пуск обсерватории произойдет с Куру, в качестве наземного комплекса будет использована наземная станция ЕКА в Куру и, возможно, итальянская наземная станция в Малинди (Кения).

Космический аппарат «Спектр-РГ» будет состоять из многоцелевого служебного модуля «Навигатор» разработки НПО им.С.А.Лавочкина и комплекса научной аппаратуры.

Стартовая масса обсерватории составит около 2100 кг. Масса полезной нагрузки – 1250 кг. Энергопотребление ПН – 600 Вт. Расчетный срок активного существования КА – 7 лет, с возможностью пролонгации до 10 лет.

В 2007 г. по комплексу «Спектр-РГ» планируется выпуск эскизного проекта.

Подготовлено по материалам ИКИ

   < ВЕРНУТЬСЯ