Радиоастрон

Спектр-Р
Радиоастрон
«Спектр-Р» в монтажно-испытательном корпусе космодрома «Байконур»
Заказчик	Астрокосмический центр ФИАН
Производитель	НПО имени Лавочкина
Оператор	НПО имени Лавочкина
Задачи	исследование астрономических объектов с разрешением до 10-6 ″
Спутник	Земли
Выход на орбиту	18 июля 2011, 06:06 UTC
Запуск	18 июля 2011, 02:31 UTC
Ракета-носитель	Зенит-3SLБФ
Стартовая площадка	Байконур, площадка 45/1
NSSDC ID	2011-037A
SCN	37755
Технические характеристики
Платформа	«Навигатор»
Масса	3 295 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
Спектр-Р на Викискладе

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

Описание

Основу проекта составляет наземно-космический интерферометр, состоящий из сети наземных радиотелескопов и космического радиотелескопа (КРТ), установленного на российском космическом аппарате «Спектр-Р».

Создатель космического аппарата «Спектр-Р» — НПО имени Лавочкина^[3]. Главный конструктор — сотрудник НПО им. Лавочкина Владимир Бабышкин^[4].

Суть эксперимента заключается в одновременном наблюдении одного радиоисточника наземными и космическим радиотелескопами при синхронизации их работы от единого стандарта частоты (метод РСДБ). КРТ обращается по эллиптической орбите с высотой апогея около 340 тыс. км,^[5] 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»:^[6]

Диапазон (λ, см)	92	18	6,2	1,2-1,7
Диапазон (v, ГГц)	0,327	1,665	4,83	18-25
Ширина диапазона (Δv, МГц)	4	32	32	32
Ширина интерференционного лепестка (мксек дуги) при базе 350 000 км	540	106	37	7,1-10
Чувствительность по потоку (σ, мЯн), на земле антенна EVLA, 300 с. накопление	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 мксек и больше друг от друга, а на волне 6,2 см — ещё более близкие (37 мксек и больше)^[7].

Цель

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 такие явления как:

• исследование релятивистских струй, а также непосредственной окрестности сверхмассивных чёрных дыр в активных галактиках,
• строение и динамика областей звездообразования в нашей Галактике по мазерному и мегамазерному излучению;
• нейтронные звёзды и чёрные дыры в нашей Галактике — структура по измерениям флуктуации функции видности, собственные движения и параллаксы;
• структура и распределение межзвёздной и межпланетной плазмы по флуктуациям функции видности пульсаров;
• построение высокоточной астрономической координатной системы;
• построение высокоточной модели гравитационного поля Земли.

Космический радиотелескоп

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»^[8]. Он является крупнейшим в мире космическим телескопом.

Оборудование

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.^[9] 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^[4].

Антенна

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^[4]. Выполнена из углепластика^[10].

Эксперимент «Плазма-Ф»

Помимо аппаратуры для основной миссии, на борту спутника находятся приборы для научного эксперимента «Плазма-Ф»^[11]. 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 будет следить за её изменением. Прибор может измерять поток солнечного ветра с временным 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 временное разрешение 1,5 секунды.^[4] К 5 августа 2011 года был включен весь комплекс Плазма-Ф^[12] и получены первые измерения^[13].

Запуск

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»^[14].

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

• перигей — 600 км;^[15]
• апогей — около 340 тыс. км;^[5]
• период обращения — 8 суток 7 часов;^[16]
• начальное наклонение — 51,3°^[17].

Под действием лунной гравитации плоскость орбиты непрерывно поворачивается, что позволяет обсерватории сканировать пространство по всем направлениям^[16]. За планируемое время работы (5 лет) притяжение Луны поднимет апогей радиотелескопа до высоты 390 000 км^[18].

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.^[19] Согласно баллистическим расчетам КРТ будет летать 9 лет, после чего войдет в плотные слои атмосферы и сгорит^[20].

На момент своего выхода на орбиту космический радиотелескоп, установленный на борту российского космического аппарата «Спектр-Р», — наиболее удалённый от Земли радиотелескоп^[18].

Начало работы

После раскрытия зеркала приёмной антенны КРТ потребовалось около трёх месяцев перед началом наблюдений для синхронизации с земными радиотелескопами.^[21]

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.^[18]

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^[22].

14-15 ноября 2011 года успешно проведены одновременные наблюдения в интерферометрическом режиме на КРТ «Спектр-Р», трёх российских радиотелескопах, образующих радиоинтерферометерическую сеть «Квазар» (РТ-32 «Светлое», РТ-32 «Зеленчукская», РТ-32 «Бадары») и украинском РТ-70 «Евпатория». Целью наблюдения были пульсар В0531+21 в Крабовидной туманности, квазары 0016+731 и 0212+735 (для изучения квазара 0212+735 дополнительно был задействован немецкий 100-метровый радиотелескоп в Эффельсберге^[23]), а также источники мазерного излучения W3(OH)^[24].

Научные результаты

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.^[25]

На 09.10.2012 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.^[26]

Связь

В настоящий момент сеансы связи (передача командно-программной и прием телеметрической информации) с КРТ проходят 2 раза в сутки. Для этого задействованы крупнейшие в России антенные комплексы П-2500 (диаметр 70 м) в приморском городе Уссурийск и ТНА-1500 (диаметр 64 м) в подмосковном поселке Медвежьи Озера. На малых расстояниях до КРТ (до 100 тыс. км) используется антенна НС-3,7, расположенная в НПО им. С. А. Лавочкина. Начиная с середины августа 2011 года проводится тестирование и постепенный запуск высокоинформативного радиокомлекса (ВИРК), работающего на частотах 8 и 15 ГГц, для связи с КРТ с помощью 22-метрового радиотелескопа РТ-22 в подмосковном Пущино.

Поток информации, собираемой телескопом, составляет 144 мегабит в секунду. Для обеспечения приёма такого количества данных Роскосмос профинансировал работу дополнительных станций слежения за пределами России: в США и ЮАР.^[27][28]

Аналогичные проекты

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 проработал до 2005 года.

См. также

Внешние изображения
	Модель КА «Спектр-Р»
	Фото «Спектр-Р» в НПО им. Лавочкина

• SNAP (спутниковый телескоп)
• HALCA
• Астрон
• Миллиметрон
• Спектр-УФ
• Спектр-РГ

Примечания

1. ↑ Научно-координационный совет «РадиоАстрон», Роскосмос (20 июня 2012). Проверено 20 июня 2012.
2. ↑ РадиоАстрон. Официальный сайт проекта. АКЦ ФИАН (июль 2011). Архивировано из первоисточника 22 марта 2012. (Проверено 30 октября 2012)
3. ↑ «Спектр-Р» на сайте НПО им. Лавочкина
4. ↑ ^{1 2 3 4} Российский «Хаббл». Архивировано из первоисточника 22 марта 2012.
5. ↑ ^{1 2} Российская обсерватория для изучения Вселенной выведена на орбиту
6. ↑ Проект «Радиоастрон» и космическая радиоастрономия. Архивировано из первоисточника 22 марта 2012.
7. ↑ Прохоров М., Рудницкий Г. Самый зоркий телескоп // Вокруг света. — 2006. — № 12.
8. ↑ Международный проект «Радиоастрон»
9. ↑ http://www.laspace.ru/rus/spektrR.php Состав КА
10. ↑ http://armstass.su/?page=article&aid=105629&cid=25
11. ↑ Офф. сайт эксперимента «Плазма-Ф»
12. ↑ Состоялось включение прибора БМСВ
13. ↑ О работе комплекса приборов «Плазма-Ф»
14. ↑ Пресс-служба Роскосмоса / Запуск российского научного космического аппарата «Спектр-Р» успешно осуществлён с Байконура.
15. ↑ Спектр-Р
16. ↑ ^{1 2} Астрофизическая обсерватория успешно выведена на орбиту
17. ↑ Космический аппарат «Спектр-Р» доставлен на космодром Байконур
18. ↑ ^{1 2 3} Космический телескоп создаст «радиоглаз» размером больше, чем Земля (англ.)
19. ↑ КА «Спектр-Р»: четыре дня на орбите
20. ↑ «На российской орбитальной обсерватории раскрылось зеркало радиотелескопа» — Статья на сайте www.vz.ru
21. ↑ ФКА. На космодроме Байконур подведены итоги запуска российского научного космического аппарата «Спектр-Р»
22. ↑ Информационное сообщение № 8 Астрокосмического центра ФИАН от 3 ноября 2011 года
23. ↑ «The birth of a telescope 30 times larger than Earth» Max Planck Institute for Radio Astronomy — December 08, 2011 Press Release
24. ↑ «Спектр-Р» провел первые наблюдения в режиме интерферометра Сообщение Риа-новости
25. ↑ http://www.asc.rssi.ru/radioastron/archives/2012/RA_first_year.pdf
26. ↑ Отчёт за 9 октября 2012 года.
27. ↑ «Все, что нужно было раскрыть, мы раскрыли» — Статья на сайте www.gazeta.ru
28. ↑ Станции США и ЮАР будут принимать информацию с российского "Спектра-Р"  (рус.). РИА Новости (18 июля 2012). Архивировано из первоисточника 19 октября 2012. Проверено 14 сентября 2012.

Ссылки

	Радиоастрон на Викискладе?

• Официальный сайт проекта «Радиоастрон»
• «Радиоастрон» готовится к первым наблюдениям, Астронет — подробная статья о всём проекте
• Радиоастрон преодолел трудности, Астронет, 23.09.2011
• У России появился телескоп, «превосходящий „Хаббл“»
• Проект «Радиоастрон» и космическая радиоастрономия
• «Радиоастрон» — радиотелескоп много больше Земли. Научная программа, УФН 179 1191 (2009)
• «Радиоастрон»: взгляд во Вселенную. Телесюжет телестудии Роскосмоса
• «Спектр-Р» — окно во Вселенную
• Видео пуска РН «Зенит-3М» с КА «Спектр-Р»
• РадиоАстрон Видео сборки и проверки
• Радиоастрон начал работу
• «Радиоастрон»: раскрыть тайны Вселенной Телесюжет телестудии Роскосмоса