Космический телескоп Астрон

Когда речь заходит о космических телескопах, многие люди в первую очередь вспоминают «Хаббл», хотя за последние десятилетия инженеры отправляли в космос немало значимых миссий. Одна из наиболее интересных — «Астрон» — малоизвестная, но довольно успешная, запущенная Советским Союзом 38 лет назад, 23 марта 1983 года. Эта миссия проработала на орбите восемь лет вместо запланированного года и собрала ценный багаж знаний о далеких квазарах, звездах и галактиках.

Мы познакомим наших читателей с советской астрономической обсерваторией и расскажем, каких результатов добилась эта миссия.

Макет космического телескопа Астрон
Фото: VladTime/ Макет космической обсерватории «Астрон»

Космическая автоматическая станция «Астрон». Что она из себя представляла?

С конца 1970-х годов, советские ученые хотели создать отечественную систему, которая бы смогла провести на орбите астрономические наблюдения звезд, активных галактик и других объектов в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. В рентгеновском излучают квазары, черные дыры и другие интересные для астрономов тела, а ультрафиолетовое излучение звезд рассказывает об их химическом составе и температуре.

Проблема в том, что рентгеновские лучи не доходят до земли, их поглощают плотные слои атмосферы, то же самое происходит и с Уф-излучением, поверхности достигают Уф-лучи лишь определенной длины волны (315-400 нм), но они не так интересны науке. Поэтому, чтобы провести наблюдения в этих диапазонах, нужно подняться на высоту, где атмосфера не помешает.

За научную часть программы «Астрон» отвечали коллектив Крымской Астрофизической Обсерватории под руководством физика Александра Боярчука (1931-2015 гг), а также французское космическое агентство CNES. За разработку аппарата, на котором должны были разместить научные приборы — опытно-конструкторское бюро НПО имени С. Лавочкина. К тому времени специалисты бюро построили не один планетарный зонд.

Советские инженеры решили не создавать «базовый» носитель будущей обсерватории с нуля, а выбрать уже готовую станцию, которая успешно работала в космосе. На это были две причины:

— чтобы быстрее подготовить эксперимент;

— чтобы сэкономить на проекте.

Необходим был аппарат, который бы подходил под ряд жестких требований. А именно:

— мог нести весьма габаритную полезную нагрузку в виде оптического телескопа со спектрометром для регистрации спектров галактик и звезд в УФ-диапазоне и рентгеновский телескоп-спектрометр;

— был хорошо защищен от теплового воздействия нашего Солнца;

— смог разместиться на орбите, на которой влияние радиационного пояса Земли было бы минимальным.

У Советского союза такой аппарат имелся. По всем требованиям подходил зонд серии «Венера», а именно «Венера-15».

Станция "Венера-15". 1 — локатор бокового обзора. 2 — антенна для передачи данных на Землю
Фото: Роскосмос / Станция «Венера-15». 1 — локатор бокового обзора. 2 — антенна для передачи данных на Землю

Правда, прежде чем разместить на борту станции телескопы, ее немного изменили. С нее сняли двигательную установку, которая выводила станцию на трассу межпланетного перелета Земля-Венера и локатор бокового обзора, вместо них поставили специальный цилиндр, к которому прикрепили два телескопа, солнечные батареи, топливные баки со сжатым газом, чтобы можно было менять ориентацию станции, радиаторы, приборный отсек с электроникой, антенны.

Схема "Астрона". 1 — Опорный цилиндр. 2 — Солнечный козырек. 3 — Контейнеры. 4 — Солнечные панели. 5 — Приборный контейнер. 6 — Ультрафиолетовый телескоп. 7 — Рентгеновские спектрометры
Фото: Наука / Схема «Астрона». 1 — Опорный цилиндр. 2 — Солнечный козырек. 3 — Контейнеры. 4 — Солнечные панели. 5 — Приборный контейнер. 6 — Ультрафиолетовый телескоп. 7 — Рентгеновские спектрометры

Инженеры изменили и расположение оптико-электронных датчиков, отвечающих за навигацию «Астрона». Если бы их оставили так же, как они стояли на «Венере-15», то по сигналам датчиков станция вращалась бы вокруг своей продольной оси, а ультрафиолетовый телескоп не смог бы менять ориентацию в пространстве, и, как следствие, не мог бы исследовать максимальную площадь неба.

Инструменты «Астрона»

Главный научный прибор «Астрона» — ультрафиолетовая двухзеркальная система « СПИКА ». Она весила порядка 400 кг. Диаметр главного зеркала — 80 см, фокусное расстояние — 8 м, диаметр вторичного зеркала — 26 см, фокусное расстояние — 2,7 м. Система была весьма компактная и обеспечивала большое поле зрения с хорошим качеством изображения.

В комплект с телескопом входил ультрафиолетовый спектрометр УФС, который был разработан совместно с Францией. Прибор имел три входных диафрагмы, которые позволяли изучать три типа объектов: яркие звезды, слабые по излучению тела и протяженные космические тела, такие как туманности, кометы. Инструмент регистрировал излучение в интервалах длин волн от 110 до 350 нм и от 170 до 650 нм.

Ультрафиолетовый телескоп. 1 — Главное зеркало. 2 — Бленда главного зеркала. 3 — Вторичное зеркало. 4 — Бленда вторичного зеркала. 5 — Узел вторичного зеркала. 6 — Корпус телескопа. 7 — Герметизирующий кожух. 8 — Солнцезащитный козырек. 9 — Крышка с приводом. 11 — Камера опознания звездного поля. 12 —Ультрафиолетовый спектрометр. 13, 14 — Датчики положения опорной и центральной звезды
Фото: Наука / Ультрафиолетовый телескоп. 1 — Главное зеркало. 2 — Бленда главного зеркала. 3 — Вторичное зеркало. 4 — Бленда вторичного зеркала. 5 — Узел вторичного зеркала. 6 — Корпус телескопа. 7 — Герметизирующий кожух. 8 — Солнцезащитный козырек. 9 — Крышка с приводом. 11 — Камера опознания звездного поля. 12 —Ультрафиолетовый спектрометр. 13, 14 — Датчики положения опорной и центральной звезды

Еще один научный инструмент «Астрона» — рентгеновский телескоп-спектрометр СКР-02М, который был создан в стенах Института космических исследований АН СССР под руководством астрофизика Андрея Северного из Государственного астрономического института им. Штернберга. Прибор состоял из пары детекторов и электронных блоков и позволял изучать компактные объекты, например, нейтронные звезды, белые карлики. Детекторы регистрировали рентгеновское излучение в диапазоне от 2 до 25 кэВ и могли проводить измерения каждые 2,28 миллисекунды, что позволяло наблюдать за быстро меняющимися энергетическими событиями.

Рентгеновский телескоп-спектрограф. 1,2 — Детекторы. 3 — Пропорциональный счетчик; на переднем плане размещены электронные блоки спектрографа
Фото: Г. Злотина / Рентгеновский телескоп-спектрограф. 1,2 — Детекторы. 3 — Пропорциональный счетчик; на переднем плане размещены электронные блоки спектрографа

Какие знания добыл «Астрон»?

23 марта 1983 года ракета-носитель «Протон» доставила советскую космическую обсерваторию в космос. Перигей орбиты телескопа (ближайшая к Земле точка орбиты) находился на высоте 2 000 км, а апогей (наиболее удаленная от Земли точка орбиты) на высоте 200 000 км. Такая орбита позволяла «Астрону» 90% времени проводить научные исследования в не радиационных поясов Земли, заряженные частицы которых могли повлиять на работу аппаратуры. Кроме того, эта орбита “спасала” от сильного свечения геоко­роны, которая ограничивает чувствительность УФ-исследований.

Еще один плюс этой орбиты — советские специалисты могли практически непрерывно отслеживать «Астрон» со своих наземных пунктов, что позволяло им устанавливать с обсерваторией до 200 сеансов радиосвязи в течение года.

[Статья по теме: Как США и СССР Луну взорвать хотели ]

«Астрон» проводил наблюдения 3-4 часа в день. Телескоп мог сканировать небесную сферу за 12 минут, при этом выполнять за один сеанс до 70 000 измерений. Станция работала в режиме, при котором в случае обнаружения гамма-всплеска или другого энергетического события могла быстро поворачиваться в нужном направлении, чтобы направить свои ультрафиолетовые и рентгеновские приборы к источнику.

За время работы на орбите «Астрон» получил данные о сотне рентгеновских источниках, десятках квазаров и галактик.

В апреле 1986 года советская обсерватория провела ультрафиолетовое исследование кометы Галлея и помогла ученым выяснить точную скорость испарения кометного вещества, истечения мощных газовых потоков при приближении к Солнцу.

Астрон перед запуском
Фото: Наука / «Астрон» перед запуском, март 1983 год

Также советские ученые использовали «Астрон» для УФ-наблюдений за озоном в атмосфере Земли, чтобы понять, как на озоновый слой влияют запуски ракет. Эта информация была необходима как для экологических, так и для военных исследований.

В 1987 году ученые использовали советскую обсерватория и для наблюдений за сверхновой. В феврале нашей планеты достиг свет вспышки сверхновой SN 1987A, которая произошла в карликовой галактике Большое Магелланово Облако. Это была самая яркая и самая близкая вспышка сверхновой с момента изобретения телескопов. «Астрон» одним из первых провел наблюдения за этим событием, исследование шло 15 месяцев. Советские астрофизики выяснили, что SN 1987A возникла не при вспышке холодной звезды высокой светимости, как полагали многие специалисты в то время, а при вспышке горячего сверхгиганта.

Так выглядит запись гамма-всплеска от "быстрого бластера" MXB 1733-335, полученная рентгеновским телескопом-спектрометром "Астрона". Апрель 1983 год
Фото: Наука / Так выглядит запись гамма-всплеска от «быстрого бластера» MXB 1733-335, полученная рентгеновским телескопом-спектрометром «Астрона». Апрель 1983 год

Вот еще некоторые открытия «Астрона». При помощи телескопа удалось обнаружить, что:

— даже из стационарных звезд может выбрасываться вещество, причем, в огромных количествах, до нескольких сотен миллионов тонн в секунду. Интересно, что чем горячее звезда, тем сильнее выброс, скорость иногда достигает более 1000 км/c;

— в химическом составе атмосферы некоторых звезд найдена высокая концентрация урана, свинца, вольфрама. Откуда эти элементы появились там, пока не ясно;

Эти и другие данные помогли лучше понять эволюцию звезд и галактик, а также стали ценным источником информации для астрофизиков.

Проект «Астрон» помог также решить и ряд важных технических задач. Например, специалистам удалось создать систему астроориентации, которая могла с высокой точностью наводить телескоп по звезде. Получилось изготовить тонкие и весьма легкие зеркала, а также разработать высокоэффективную технологию их защитных покрытий, изготовить корпус телескопа, способный противостоять тепловому воздействию и не допускать рассеяния света.

Восемь лет работы

После первого года работы на орбите в топливных баках «Астрона» оставалась еще достаточно сжатого газа для маневрирования, да и приборы были в хорошем состоянии, поэтому ученые решили продлить работу телескопа.

В 1989 году обсерватория исчерпала запас топлива и практически лишилась возможности наводить свои инструменты на цель. Последний сеанс радиосвязи с «Астроном» состоялся 23 марта 1991 года, после этого миссия официально завершилась. В космосе телескоп проработал восемь лет.

За успешную миссию команда советских инженеров и астрофизиков была удостоена Государственной премии СССР.

Источники, которые автор использовал при подготовке материала:

— Документ в Президиум Академии Наук СССР «Орбитальная астрономическая обсерватория «АСТРОН»», который был подготовлен астрофизиком Андреем Северным;

— Книга «Астрофизические исследования на космической станции «АСТРОН»». Под редакцией А.А. Боярчука:

— Статья: «Космические исследования, выполненные в Советском Союзе в 1983 г.»

— Статья «Astron: Venera Turned Space Telescope»

Предлагаем дружбу: Twitter, Facebook, Telegram

Смотрите нас на youtube. Следите за всем новым и интересным из мира науки на нашей страничке в Google Новости. Читайте в Яндекс Дзен наши материалы, не опубликованные на сайте

Нашли ошибку? Пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter

Источник: Роскосмос

Всего комментариев: 0

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваш email не будет опубликован.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: