Interested Article - Гранат (обсерватория)

jan
  • 2021-09-15
  • 1

Международная астрофизическая обсерватория «Гранат» — советская (а затем российская) орбитальная обсерватория , разработанная совместно с Францией , Данией и Болгарией . Семь инструментов обсерватории покрывали диапазон энергий от оптического (прибор «Подсолнух») до гамма (приборы «Фебус» и «Конус-Б»); один из основных инструментов обсерватории — телескоп жесткого рентгеновского диапазона SIGMA. Обсерватория работала на орбите более 9 лет.

Запущена на орбиту 1 декабря 1989 года ракетой-носителем «Протон» на высокоапогейную орбиту с периодом обращения вокруг Земли 4 дня, из которых научные наблюдения проводились в течение каждых 3 дней. В сентябре 1994 года, после практически 5 лет работы на орбите в режиме направленных наблюдений рабочее тело для двигателей разворота подошло к концу и обсерватория была переведена в режим сканирования. Передача данных с обсерватории была закончена 27 ноября 1998 года . 25 мая 1999 года вошла в атмосферу и разрушилась.

Телескоп АРТ-П впервые провел глубокий обзор обширной области Балджа галактики , открыв более десятка неизвестных ранее аккрецирующих чёрных дыр и нейтронных звезд . Приборы WATCH и PHEBUS составили подробные каталоги гамма-всплесков . Телескоп SIGMA впервые позволил построить изображение области центра галактики с беспрецедентным для таких больших энергий ( 40 кэВ — 1 МэВ ) угловым разрешением 15 угловых минут.

Космический аппарат

«Гранат» представлял собой трёхосностабилизированный космический аппарат, последний из серии аппаратов класса « Венера », произведённых в НПО им. Лавочкина (аппарат был аналогичен орбитальной обсерватории « Астрон », работавшей в 1983—1989 годах ).

Вес космического аппарата 4,4 тонны , из них 2,3 тонны составлял вес научной аппаратуры.
Длина космического аппарата 6,5 м , размах лопастей солнечных батарей 8,5 м .
Энергопотребление научной аппаратуры составляло приблизительно 400 ватт .

Запуск и орбита

Ракета-носитель «Протон» с орбитальной обсерваторией «Гранат» на стартовом столе.

Орбитальная обсерватория была запущена 1 декабря 1989 года ракетой-носителем « Протон » с космодрома Байконур . Спутник был выведен на высокоапогейную (апогей 200 000 км , перигей 2000 км ) орбиту с периодом обращения 98 часов и углом наклонения орбиты 51,5 градусов . При такой орбите возмущения, создаваемые Луной и Солнцем, со временем должны были существенно увеличить наклонение орбиты и уменьшить её эксцентриситет (к моменту входа в атмосферу орбита космического аппарата была практически круговой)

Три из четырёх дней каждой орбиты были посвящены научным наблюдениям, в течение четвёртого дня каждого витка аппарат находился в радиационных поясах Земли и научная аппаратура отключалась.

Изменения орбиты обсерватории «Гранат» (предсказания 1994 года )
Date Перигей (км) Апогей , (км) Арг.перицентра (градус) Накл. (градус) Долг.восх.узла (градус)
1 декабря 1989 2.000 200.000 285 51,5 20,0
1 декабря 1991 23.893 179.376 311,9 82,6 320,3
1 декабря 1994 58.959 144.214 343,0 86,5 306,9
1 декабря 1996 42.088,8 160.888 9,6 93,4 302,2
1 декабря 1997 24.004,5 179.066 14,6 93,4 302,2
1 декабря 1998 6.302,5 196.854 17,0 65,6 292,9
июнь 1999 182,8 202.891 21,6 49 283,3

Предсказание даты схода с орбиты подтвердилось с большой точностью.

Научные инструменты обсерватории

SIGMA

Телескоп SIGMA

Телескоп рентгеновского диапазона SIGMA был произведен совместно Центром изучения космических излучений (CESR, Тулуза , Франция) и Центром ядерных исследований (CeA, , Франция). Телескоп SIGMA был первым прибором на орбитальных обсерваториях, способным строить изображения в жёстком рентгеновском диапазоне ( 40-1300 кэВ ).

Для построения изображений использовался принцип кодирующей апертуры .

Эффективная площадь его детектора составляла около 800 см² , эффективное поле зрения ~9°×9° (поле зрения на максимуме чувствительности ~5°×5°) . Угловое разрешение 15 угловых минут, энергетическое разрешение 8 % на энергии 511 кэВ

АРТ-П

Телескоп АРТ-П

Телескоп АРТ-П (Рентгеновский Телескоп — Позиционно-чувствительный) был создан в Отделе астрофизики высоких энергий Института космических исследований АН СССР (Москва). Рабочий диапазон энергий телескопа 4-60 кэВ . Телескоп состоял из 4 идентичных модулей («голов»), каждая из которых содержала позиционно чувствительный газовый счётчик и кодирующую маску .

Каждый модуль имел эффективную площадь около 600 см² и поле зрения 1,8°×1,8°. Угловое разрешение телескопа АРТ-П — 5 угловых минут, временное разрешение 3,9 мс , энергетическое разрешение 22 % на энергии 6 кэВ . Чувствительность телескопа за типичное время экспозиции 8 часов составляла примерно 1 мКраб ( 0,001 доли от потока Крабовидной туманности — известного стандарта рентгеновской астрономии) .

АРТ-С

Инструмент АРТ-С, также произведённый в ИКИ (Институте космических исследований), представлял собой коллимированный спектрометр с полем зрения 2°×2°. Инструмент состоял из 4 отдельных модулей с многопроволочными пропорциональными газовыми счётчиками общей площадью 2400 см 2 на 10 кэВ и 800 см 2 на 100 кэВ . Временное разрешение 200 мкс . В результате технических проблем прибор фактически не работал.

PHEBUS

Эксперимент PHEBUS был предоставлен Центром по изучению космических излучений (Сакле, Франция) для регистрации всплесковых событий на высоких энергиях ( 100 кэВ—100 МэВ ). Он состоял из шести независимых сцинтилляционных детекторов — кристаллов висмута BGO диаметром 78 мм и толщиной 120 мм в окружении пластиковой антисовпадательной защиты. Кристалла были расположены в разных местах спутника таким образом, чтобы осматривать все небо (4 π стерадиан). Всплесковый режим записи детекторов включался, если скорость счёта детектора превышала 8 стандартных отклонений на шкалах времен 0,25 или 1,0 с . События записывались в 116 энергетических каналах.

WATCH

Инструмент WATCH, созданный , являлся монитором всего неба в диапазоне энергий 6-180 кэВ . Работа прибора была основана на принципе вращающейся модуляции. Одновременно прибор покрывал примерно 75 % всего неба. Энергетическое разрешение прибора 30 % на 60 кэВ . В периоды между всплесками запись скорости счёта детектора велась с разрешением 4, 8 и 16 с (в зависимости от доступной телеметрии). Во время всплесков скорость счёта детекторов записывалась с временны́м разрешением 1 с в 36 энергетических каналах.

КОНУС-Б

Инструмент КОНУС-Б был создан в Физико-техническом институте им. Иоффе ( Санкт-Петербург ) и состоял из семи сцинтилляционных детекторов, расположенных в разных местах космического аппарата. Рабочий диапазон энергий прибора 10 кэВ-8 МэВ . Каждый детектор прибора состоял из кристалла NaI(Tl) диаметром 200 мм и толщиной 50 мм , закрытого бериллиевым входным окном. Боковые грани кристаллов были закрыты 5 мм слоем свинца. Порог детектирования всплесков от 5⋅10 −7 до 5⋅10 −8 эрг/см 2 /с , в зависимости от времени нарастания потока всплеска. Спектры всплесков записывались двумя анализаторами пульсов в 31 энергетическом канале, первые 8 каналов записывались с временны́м разрешением 1/16 с , а для остальных каналов временное разрешение определялось доступной телеметрией.

Инструмент КОНУС-Б работал с 11 декабря 1989 до 20 февраля 1990 . За этот период инструмент зарегистрировал около 60 солнечных вспышек и 19 гамма-всплесков

«Подсолнух»

Российско-болгарский прибор «Подсолнух» (TOURNESOL) состоял из четырёх пропорциональных счётчиков и двух оптических детекторов. Пропорциональные счётчики регистрировали фотоны в диапазоне энергий 2 кэВ-20 МэВ в поле зрения 6°×6°. Оптические детекторы имели поле зрения 5°×5°. Основной задачей инструмента был поиск послесвечений гамма-всплесков, а также спектральный анализ самих всплесков. Поворотная платформа прибора позволяла за достаточно короткое время перенаводить его основные инструменты в направлении на гамма-всплеск, обнаруженный, например, прибором КОНУС-Б. Прибор фактически являлся предшественником современной обсерватории SWIFT , основные инструменты которой перенаводятся на гамма-всплески, обнаруженные широкоугольным телескопом — монитором гамма-всплесков.

В результате технических проблем прибор «Подсолнух» практически не работал в штатном режиме.

Научные результаты

За первые четыре года направленных наблюдений «Гранат» провёл наблюдения большого количества галактических и внегалактических источников, акцентируя особое внимание на получение глубоких (высокочувствительных) изображений области Центра Галактики и получение высококачественных широкополосных спектров различных рентгеновских новых . После 1994 года обсерватория была переведена в режим сканирования. После этого, в период 1997—1998 гг. обсерватория провела последнюю серию наблюдений области Центра Галактики (в этой серии наблюдений был, например, открыт кандидат в чёрные дыры ).

Среди наиболее значимых результатов обсерватории необходимо отметить:

  • Глубокие изображения области Центра Галактики в жёстком ( 40-150 кэВ ) и мягком ( 4-20 кэВ ) рентгеновских диапазонах, при помощи которых был открыт большой ряд неизвестных ранее чёрных дыр и нейтронных звезд в нашей Галактике
  • Открытие ряда кандидатов в чёрные дыры и нейтронных звезд. Среди них — один из наиболее загадочных источников на рентгеновском небе — первый обнаруженный микроквазар GRS 1915+105
  • Открытие квазипериодических осцилляций рентгеновской яркости ряда аккрецирующих чёрных дыр в нашей Галактике, например, Лебедя X-1 и GX 339-4
  • Открытие эмиссионных линий аннигиляции электронов и позитронов в спектрах излучения источников 1E1740-294 и GRS 1124-683
  • Получение высококачественных широкополосных спектров ряда кандидатов в чёрные дыры и нейтронных звезд.
  • Открытие протяжённого жёсткого ( 8-22 кэВ ) диффузного излучения вокруг Центра Галактики — эхо прошлой активности центральной сверхмассивной чёрной дыры Стрелец А* .

В целом по результатам наблюдений обсерватории «Гранат» опубликовано более 400 статей в различных советских (российских) и зарубежных научных журналах . В научной литературе существует около 5000 работ со ссылками на результаты наблюдений обсерватории «Гранат».

Влияние распада Советского Союза

После распада Советского Союза работы с обсерваторией «Гранат» столкнулись с двумя основными трудностями. Основная станция управления обсерваторией, находившаяся в Евпатории (Крым) , после распада Советского Союза перешла под юрисдикцию Украины, правительство которой значительно урезало финансирование работ станции.

Другой, не менее важной, проблемой стало общее недофинансирование работ по обсерватории, в результате которого даже при наличии рабочего тела для двигателей ориентации космического аппарата проводить направленные наблюдения не представлялось возможным. В течение последних лет работы обсерватории на орбите французская сторона некоторое время напрямую финансировала работы по управлению обсерваторией.

См. также

Ссылки

  • в Институте космических исследований
  • (на базе службы виртуальной обсерватории Skyview)

Примечания

  1. ↑ The Aerospace Corporation, Center for Orbital and Reentry Debris Studies / /
  2. ↑ Sigma — The hard X-ray and soft gamma-ray telescope on board the GRANAT space observatory от 5 октября 2018 на Wayback Machine
  3. ↑ X-ray telescopes ART-P and ART-S for the GRANAT project от 5 октября 2018 на Wayback Machine .
  4. . Дата обращения: 31 июля 2008. 5 октября 2018 года.
  5. . Дата обращения: 31 июля 2008. 5 октября 2018 года.
  6. . Дата обращения: 2 декабря 2019. 7 июня 2013 года.
  7. M.G. Revnivtsev, R.A. Sunyaev, M.R. Gilfanov, E.M. Churazov, A. Goldwurm, J. Paul, P. Mandrou and J. P. Roques « », (2004) Astronomy Letters , vol. 30, p.527-533
  8. X-ray map of the Galactic center region obtained with the ART-P telescope on board the GRANAT observatory от 5 октября 2018 на Wayback Machine
  9. Discovery and observations by watch of the X-ray transient GRS 1915+105 от 5 октября 2018 на Wayback Machine
  10. Discovery of a low-frequency broad quasi-periodic oscillation peak in the power density spectrum of Cygnus X-1 with Granat/SIGMA от 5 октября 2018 на Wayback Machine
  11. Detection of Quasiperiodic Oscillations of X-Rays from the Black-Hole Candidate GX:339-4 от 5 октября 2018 на Wayback Machine
  12. Three spectral states of 1E 1740.7 — 2942 — From standard Cygnus X-1 type spectrum to the evidence of electron-positron annihilation feature от 5 октября 2018 на Wayback Machine
  13. Sigma discovery of variable e(+)-e(-) annihilation radiation from the near Galactic center variable compact source 1E 1740.7 — 2942 от 5 октября 2018 на Wayback Machine
  14. . Дата обращения: 31 июля 2008. 5 октября 2018 года.
Источник —

jan
  • 2021-09-15
  • 1
  • Tags:

Same as Гранат (обсерватория)

The title for the last searches