Tujuh tahun lalu, dengan bantuan
roket Zenit-3F dengan blok pendorong
Frigate-FB , mungkin proyek ilmiah paling produktif dalam sejarah kosmonautik Rusia modern, teleskop
Radio Astron , diluncurkan ke orbit. Sejarah proyek ini dan proses kerjanya akan dibahas hari ini.
Sejarah proyek
Pada tahun
1965, tiga ilmuwan Soviet (Kardashev, Matveenko dan Sholomitsky) mengusulkan konsep
interferometri radio dengan pangkalan ultra-panjang di mana teleskop radio yang berjarak lebih jauh memungkinkan kerja bersama untuk mendapatkan resolusi yang sesuai dengan jarak di antara mereka. Eksperimen pertama ke arah ini dilakukan dengan teleskop berbasis darat, tetapi hanya dengan menghilangkan salah satu teleskop ke ruang angkasa, metode ini akan memungkinkan untuk mendapatkan hasil yang benar-benar menakjubkan. "Pen breakdown" pertama ke arah ini adalah observatorium radio
KRT-10 yang beroperasi di stasiun Salyut dari Juli hingga Agustus 1979. Untuk pertama kalinya, percobaan serupa dilakukan di atasnya bersama-sama dengan teleskop 70 meter berbasis darat
RT-70 . Dan sudah pada tahun
1980, diputuskan untuk membangun 6 teleskop radio ruang angkasa, di antaranya adalah proyek Spektr-R, yang kemudian menerima nama RadioAstron.
Pada awal 1990-an, salinan uji pertama dari penerima teleskop radio dibuat, pada tahun 1994 tes cermin pertama dilakukan, dan
pada tahun 2003 tes pertama prototipe teleskop ruang angkasa dilakukan di Observatorium Astronomi Radio Pushchino, yang, karena penundaan peluncuran, selanjutnya diputuskan untuk memperbaiki secara signifikan. . Tes versi final RadioAstron dilakukan pada awal 2011.
Transportasi teleskop ke BaikonurDesain alat dan tujuan ilmiah
RadioAstron
memiliki massa 3.660 kg, dengan 2.600 kg di antaranya adalah peralatan ilmiah, di mana 1.500 kg, pada gilirannya, jatuh pada antena 10 meter utama. Perangkat ini dikembangkan di LSM yang dinamai demikian Lavochkina,
berdasarkan pada modul layanan Navigator, salah satu contoh pertama penggunaannya adalah seri
Electro-L dari satelit hidrometeorologis. Casing perangkat ini adalah prisma 8-sisi, di sisi luarnya terdapat peralatan kantor yang terpasang, antena dipasang di atas, terdiri dari blok padat 3 meter pusat dan 27 kelopak yang terbuka setelah dilepas, dan di sisi bawah ada mount ke blok booster. Bekerja pada panjang gelombang sekitar 1 cm memberikan tuntutan besar pada keakuratan pembuatan dan mekanisme pembukaan teleskop, karena permukaan teleskop harus memiliki urutan akurasi yang lebih besar daripada panjang gelombang di mana ia beroperasi. Artinya, cermin 10 meter selama operasinya tidak boleh menyimpang dari bentuk idealnya lebih dari 1 mm.
Komunikasi dengan teleskop radio adalah melalui antena directional X-band 1,5 meter yang beroperasi pada frekuensi 17 GHz. Kecepatan transfer data ilmiah adalah 144 Mbps. RadioAstron dikendalikan melalui stasiun komunikasi ruang angkasa di
Bear Lakes dan
Ussuriysk , dan data ilmiah ditransmisikan melalui
antena radio 22 meter
dari Pushchino Radio Astronomy Observatory dan melalui antena 43 meter di Green Bank, AS (terhubung ke proyek pada September 2013) tahun, memungkinkan untuk menggandakan waktu pengamatan). Menggunakan panel surya 2608 W untuk memberi daya pada teleskop, sedangkan 980 W diperlukan untuk pengoperasian sistem kantor, dan 1.200 watt diperlukan untuk peralatan ilmiah (yang bekerja sekitar
20% dari total waktu), sehingga sistem catu daya memiliki margin yang signifikan. Teleskop radio memiliki 4 penerima yang beroperasi pada suhu
dari -175 hingga -125 ºC dan memiliki karakteristik sebagai berikut:
| Panjang gelombang, cm | 92 | 18 | 6.2 | 1.2-1.6 |
|---|
| Frekuensi, MHz | 316-332 | 1636-1692 | 4804-4860 | 18372-25132 |
| Resolusi, mikrodetik | 540 | 106 | 37 | 7 |
* Resolusi Teleskop Luar Angkasa Hubble dan teleskop berbasis darat terbaik untuk perbandingan adalah sekitar 100 mikrodetik.Untuk memastikan pengoperasian instrumen yang akurat, diperlukan definisi parameter orbitnya yang sangat tepat: agar RadioAstron beroperasi pada panjang gelombang terpendek, kecepatannya harus ditentukan dengan akurasi lebih dari 2 cm / detik, akselerasi dengan akurasi setidaknya satu. . 10
-7 m / s
2, dan untuk mengetahui jarak dengan akurasi kurang dari 500 m digunakan untuk tujuan ini sebagai lima metode: metode radiometrik untuk mengukur kecepatan dan jarak, metode Doppler kecepatan tekad dan metode interferometric dilakukan s melalui antena radio terestrial; serta lokasi laser dan metode optik untuk menentukan posisi bintang latar belakang.
Di antara peserta proyek dari pihak Rusia, selain perusahaan induk dari LSM yang dinamai Lavochkina dihadiri oleh ACC FIAN, OKB "Mars", ZAO "Vremya Ch" dan banyak organisasi lainnya. Selain itu, ada
partisipasi internasional yang menonjol dalam proyek ini: misalnya, amplifier penerima 92 cm diproduksi di India, 18 cm di Australia, dan 1,3 cm di AS. Karena teleskop melewati sabuk radiasi selama operasinya, ia juga memutuskan untuk menginstal Plasma-F plasma-magnetic complex untuk mengukur parameter plasma dan partikel individual bermuatan sabuk radiasi dan media antarplanet dengan resolusi catatan waktu (hingga 32 mikrodetik). ), dan juga dirancang untuk mempelajari turbulensi di lingkungan ini.
Kompleks Plasma-F terdiri dari dua perangkat: monitor angin matahari cepat (BMSV) yang dirancang untuk mengukur distribusi energi, vektor aliran, kecepatan transportasi, suhu dan konsentrasi ion (IKI RAS, Institut Fisika Atmosfer dari
Akademi Ilmu Pengetahuan Republik Ceko dan
Universitas Charles berpartisipasi dalam penciptaannya)
di Praha , Republik Ceko); dan monitor fluks ion energetik (MEP) yang dirancang untuk mendeteksi ion dengan energi dari 30 keV hingga 3 MeV dan elektron dengan energi 30-350 keV (diciptakan di Institut Fisika Eksperimental
SAN di Kosice, Slovakia). Proyek ini juga membutuhkan ketepatan resolusi waktu yang sangat tinggi, sehingga sepasang jam atom domestik dengan akurasi 10
-14 dipasang pada teleskop (ini sesuai dengan jam keberangkatan 1 detik dalam lebih dari 3 juta tahun). Selain itu, arloji rubidium buatan Swiss dipasang sebagai sistem cadangan untuk menentukan waktu. Secara total, ilmuwan
dari 20 negara bekerja pada pembuatan peralatan ilmiah untuk RadioAstron (daftar lengkap peserta dapat dilihat di
sini ).
Karena teleskop ini menerima resolusi tertinggi di antara semua teleskop modern, program ilmiah utamanya menyediakan pengamatan objek paling kompak di Semesta: bintang-bintang neutron,
quasar, dan awan gas antarbintang (yang disebut
megameter pemancar radio dalam jajaran radio menurut prinsip laser).
Peluncuran dan hasil ilmiah
Teleskop dalam posisi terlipat dan terbuka selama tes darat Proses pembukaan teleskopTeleskop diluncurkan pada 18 Juli 2011 pukul 6.31 waktu Moskow dalam orbit sangat elips 600x330.000 km dengan kemiringan 51,3 ° dan periode sekitar 9 hari (selama operasi, orbitnya berangsur-angsur berubah di bawah pengaruh gravitasi bulan). Teleskop dibuka pada malam
22-23 Juli dan seharusnya hanya memakan waktu 10 menit, tetapi kelopak antena tidak berdiri pada klem pada upaya pertama, jadi diputuskan untuk menggunakan teleskop sehingga mekanisme pembukaan menghangat secara merata di bawah sinar matahari, setelah itu upaya kedua, Menghabiskan hari ke-23, berakhir dengan sukses. Pada 25 Juli, penyertaan pertama kompleks Plasma-F dibuat. Jam atom utama juga tidak berfungsi dengan benar pertama kali, jadi diputuskan untuk segera beralih ke cadangan. Teleskop melihat "cahaya pertama" pada 27 September 2011 - ini adalah pengamatan dari sisa supernova Cassiopeia A dan Jupiter, dan data ilmiah pertama sudah diterima pada 14 dan 15 November: pulsar B0531 + 21 (terletak di nebula Kepiting) diambil, quasar 0016 + 0731 dan 0212 + 735; serta maser W3 (OH) di rasi bintang Cassiopeia.
Pengamatan pertama ...
... dan hasil ilmiah pertama.Pengujian tiga penerima dengan panjang gelombang yang lebih panjang berlalu tanpa komplikasi, tetapi dengan dimulainya pekerjaan dalam kisaran terpendek 1,3 cm, saya harus menunggu
sekitar enam bulan untuk alasan independen dari Radio Astron: tidak seperti teleskop ruang angkasa, rekan-rekan daratnya memiliki peluang untuk bekerja dalam kisaran ini dengan kuat tergantung pada cuaca (lebih tepatnya, pada isi uap air di atmosfer). Dan selain itu, jam atom juga menabrak teleskop Amerika, yang bekerja pada waktu itu bersamaan dengan Radio Astron, sehingga hasil ilmiah pertama pada panjang gelombang ini diperoleh hanya setelah
6 upaya dan sudah bersama dengan teleskop lain - teleskop radio 100 meter di
Effelsberg , Jerman. Namun terlepas dari itu, peralatan memulai program ilmiah awal
pada 10 Desember , dan yang utama pada
Juli 2013, dan pada akhir 2012 teleskop beralih untuk menerima aplikasi untuk
kompetisi terbuka (hanya ilmuwan dari negara yang berpartisipasi dalam proyek dapat berpartisipasi dalam tahap pertama). ) di mana setahun sekali ada yang bisa ikut. Akibatnya, semua aplikasi yang diterima dievaluasi oleh saran para ilmuwan, setelah itu
Nikolai Kardashev sendiri (yang berada di garis depan proyek ini) memutuskan aplikasi mana yang akan diterima untuk bekerja.
Bidikan inti galaksi NGC 1275 Perseus A bila dilihat dari teleskop darat dan Radio Astron.Pada tahun pertama operasi, lebih dari 100 pengamatan interferometrik radio dilakukan, dengan total durasi lebih dari 200 jam. Di antara objek yang diamati adalah 29 quasar, 9 pulsar dan 6 maser. Pada awal pengamatan, mereka dilakukan dengan basis kecil (jarak antara teleskop) dan secara bertahap meningkat ke maksimum: dalam pengamatan kuasar 3C273
Januari 2013, rekor dunia pertama resolusi sudut ditetapkan berdasarkan 8,1 diameter Bumi - itu berjumlah 27 mikrodetik busur jarak ke objek, ukurannya terbatas "dari atas" dengan diameter 0,3 tahun cahaya). Sudah pada tahun 2013, jauh sebelum proyek mencapai kapasitas penuh, ditemukan bahwa
suhu kecerahan zat dalam jet quasar dalam jangkauan radio adalah 10 triliun derajat - yang
100 kali lebih tinggi dari batas teori yang ada pada waktu itu. Pada 14 Februari 2014, Radio Astron menerima hasil asli yang tidak terkait dengan ilmu pengetahuan dengan cara apa pun - itu dimasukkan dalam Guinness Book of Records sebagai teleskop pengorbit terbesar di dunia.
Selanjutnya, resolusi maksimum teleskop juga terus meningkat: pada 2015, Radio Astron mengamati quasar
OJ287 (lubang hitam terbesar kedua yang saat ini dibuka oleh seseorang dengan massa 18 miliar massa matahari di mana lubang hitam berputar dengan massa "hanya" 140 juta massa Matahari) menerima resolusi 14 mikrodetik. Pada tahun 2016, catatan ini ditingkatkan menjadi indikator
11 mikrodetik selama pengamatan awan uap air dengan radius 80 jarak dari Bumi ke Matahari pada jarak 20 juta tahun cahaya (pengamatan ini memungkinkan untuk menetapkan bahwa
"space maser" memiliki ukuran yang sangat kompak) .
Contoh lain dari membandingkan resolusi jaringan teleskop berbasis darat dan Radio Astron adalah menembak blazar 0836 + 710.RadioAstron juga membuat penemuan tak terduga untuk semua orang: ia menemukan apa yang disebut
hamburan substruktural , yang terdiri dari fakta bahwa gas antarbintang membiaskan emisi radio dari struktur padat, menciptakan beberapa "titik" di tempat satu sumber sinyal. Efek ini memungkinkan kita untuk mempelajari tidak hanya objek yang diamati dalam gelombang radio, tetapi juga media yang terletak di antara kita. Namun, fenomena ini juga menciptakan masalah, karena membuatnya sulit untuk melihat objek yang diamati secara terperinci. Oleh karena itu, pada tahun 2016, para ilmuwan mengembangkan metode
rekonstruksi gambar , yang seharusnya memungkinkan Anda untuk melihat sumber radiasi di balik awan gas dan debu antarbintang, seperti lubang hitam supermasif yang terletak di pusat Galaksi kita dan bintang-bintang di sekitarnya.
Teleskop juga digunakan dalam banyak penelitian ilmiah lainnya yang memerlukan pengamatan dengan resolusi sangat tinggi, dan jam atomnya digunakan dalam
percobaan untuk mengkonfirmasi teori relativitas umum dalam hal fenomena pelebaran waktu pada objek yang bergerak. Tidak semua data telah diproses, tetapi teorinya telah dikonfirmasi dengan akurasi 0,01% (ini sesuai dengan keakuratan misi
Gravity Probe A ), dan setelah memproses semua data, keakuratan percobaan akan meningkat dengan urutan besarnya. Pada 2017, alat
kehabisan hidrogen netral untuk operasi jam atomnya, jadi para ilmuwan harus beralih ke dua metode sinkronisasi lainnya: standar frekuensi rubidium dan "loop tertutup" - mode kedua ternyata lebih akurat, dan terdiri dari mengirimkan teleskop sinyal referensi pada frekuensi 7 GHz, yang dikirim kembali pada frekuensi 8 GHz. Karena itu, dimungkinkan untuk mengkompensasi keterlambatan dalam transmisi sinyal, yang berubah karena tidak homogennya atmosfer, dan untuk mencapai akurasi yang diperlukan dalam sinkronisasi pengamatan. Eksperimen untuk menguji teori relativitas telah selesai pada saat itu, sehingga hilangnya jam atom sama sekali tidak mengancam program ilmiah teleskop.
Salah satu bidikan terbaru RadioAstron: inti galaksi aktif BL Lizards yang terletak di 900 juta sv. bertahun-tahun dari kamiSecara total, selama 5 tahun pertama kerja,
lebih dari 5 ribu percobaan ilmiah dilakukan. Selama program ilmiah terakhir,
lebih dari 100 aplikasi diterima untuk bekerja dengan perangkat dan sekitar 500 pengamatan dilakukan, yang menunjukkan bahwa minat para ilmuwan dalam proyek ini tidak berkurang, tetapi bahkan meningkat. Selama program ilmiah 2017-2018, selama pengamatan megamaser NGC 4258, bersama dengan teleskop di Medicin (Italia), Radio Astron
berhasil mendekati batas kinerja teoretisnya, mencapai resolusi 8 mikrodetik busur. Penerimaan aplikasi untuk program observasi berikutnya (yang sudah keenam berturut-turut) dimulai pada 22 Desember 2017 dan berlangsung selama satu bulan standar (di
sini adalah daftar studi yang memenangkan kompetisi). Selama karya RadioAstron, observatorium dari hampir seluruh dunia, termasuk Eropa, Amerika Serikat, Cina, Jepang, Australia, Afrika Selatan dan bahkan Korea Selatan, berpartisipasi dalam pengamatan interferometrik dengannya.
Dan sekarang kita akan mengajukan pertanyaan kepada peserta langsung dari proyek:
Alexander Plavin, seorang peneliti di Laboratorium Astronomi Radio Extragalactic Radio dari Space Center Astronomi Institut Fisika Lebedev dan Laboratorium Penelitian Objek Relativistik di Institut Fisika dan Teknologi Moskow, menjawab pertanyaan.Observatorium dan negara mana yang berpartisipasi dalam pengamatan interferometrik dengan Radio Astron?Hampir semua teleskop besar di dunia berpartisipasi setidaknya sekali dalam pengamatan bersama dengan Radio Astron, hingga ~ 40 teleskop secara bersamaan. Banyak negara dan beberapa benua: Eropa / Asia, Amerika, Afrika, Australia. Di antara yang diamati secara teratur, misalnya, antena putar terbesar di dunia dengan diameter 100 meter - di Green Bank (AS) dan Effelsberg (Jerman), serta banyak teleskop lainnya.
Apakah kekuatan komputasi asing digunakan untuk memproses dan membandingkan hasil pengamatan interferometrik?Secara umum, sumber daya komputasi utama adalah korelasi data dari stasiun berbasis darat dan dari teleskop ruang angkasa. Secara teratur, korelasi dilakukan di Moskow (ACC FIAN) dan di Bonn (Max-Planck-Institut für Radioastronomie), dan berbagai perangkat lunak digunakan - pengujian khusus dilakukan untuk mengoordinasikan hasil. Selain itu, terlepas dari kenyataan bahwa ini bukan “kekuatan komputasi”, kontribusi dari Observatorium Bank Hijau (AS) adalah penting. Di sana, peralatan transmisi dan penerima khusus dipasang yang memungkinkan Anda terhubung ke satelit walaupun tidak terlihat dari wilayah Rusia (stasiun komunikasi di Pushchino, dekat Moskow).
Berapa banyak aplikasi untuk bekerja dengan teleskop melebihi kemampuannya? Bagaimana waktu didistribusikan antara organisasi ilmiah dalam dan luar negeri?Terlepas dari kenyataan bahwa beberapa program jangka panjang untuk peninjauan dan pemantauan inti galaksi aktif baru-baru ini selesai, volume aplikasi yang diajukan masih melebihi kemampuan teleskop. Ketika mendistribusikan waktu antar aplikasi, tidak masalah dari negara mana penulis utama berasal: seperti kebanyakan teleskop di seluruh dunia, waktu disediakan sesuai dengan kompetisi umum yang terbuka. Hal ini memungkinkan untuk menggunakan waktu instrumen mahal dari sudut pandang ilmiah lebih efektif daripada jika ada batasan negara. Juga, secara umum, tidak mungkin memisahkan aplikasi dari "organisasi domestik dan asing", karena mereka diajukan dari tim penulis yang sewenang-wenang, yang biasanya mencakup ilmuwan dari berbagai negara.
Spectrum-RG (Spectrum-X-ray Gamma)Peluncuran Millimetron ditunda untuk waktu yang lama karena pengurangan anggaran Roscosmos, tetapi baru-baru ini mereka mulai lagi berbicara tentang melanjutkan pembangunan teleskop radio RT-70 ketiga di dataran tinggi Suff - apakah ada proyek astronomi radio lain yang sedang dikembangkan sekarang?Relatif segera, pada musim semi 2019, direncanakan untuk meluncurkan satelit berikutnya dari seri Spectrum - Spektr-RG, yaitu, X-ray Gamma. Itu akan terletak di dekat titik Lagrange L2, yaitu, jauh lebih jauh dari RadioAstron: hampir 2 juta km dibandingkan dengan 350 ribu km. , .
- (), .:
2015 ,
2018- ( ,
17 2017 )
2019 .
« , , » — .
«» :
10,3 287 . : 2012
2017 . , 7 ,
70% , «» , .
Referensi
.
3- 5-, « »