Википедия

Афина (космическая обсерватория)

У этого термина существуют и другие значения, см. Афина (значения).

Косми́ческий телеско́п «Афина» (англ. Athena, сокращение от Advanced Telescope for High ENergy Astrophysics, Передовой телескоп для астрофизики высоких энергий) — планирующийся к запуску в 2031 году космический телескоп рентгеновского диапазона. Относится ко второму классу крупных миссий, осуществляемых Европейским космическим агентством (ЕКА) в рамках программы Cosmic Vision[2][3][4]. Телескоп будет около 12 м в длину, и весить около 5 тонн. Его чувствительность должна быть в 100 раз больше, чем у лучших из существующих рентгеновских телескопов, таких как «Чандра» и XMM-Newton[5].

Athena
Организация ЕКА
Дата запуска 2035 (планируется)[1]
Место запуска Гвиана (департамент Франции) Куру
Средство вывода на орбиту Ариан-6
Научные инструменты
Логотип миссии
Изображение логотипа

История и развитие

править
 
Рисунок внешнего вида инструмента IXO в проекте НАСА

По первоначальному плану, проект должен был быть реализован к 2021 году совместными усилиями НАСА, Европейского космического агентства (ЕКА) и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA). В мае 2008 года ЕКА и НАСА была создана координационная группа с участием всех трёх агентств с целью изучения проведения совместной миссии путём слияния проектов XEUS и Constellation-X. Это было началом предполагаемого совместного исследования посредством International X-ray Observatory (IXO). Проект IXO конкурировал с двумя другими миссиями — Europa Jupiter System Mission (EJSM) и Laser Interferometer Space Antenna (LISA)[6][7][8][9][10][11][12][13].

Предшествующий «Афине» телескоп являлся кандидатом для миссии класса L1 программы Cosmic Vision, но был отменён с программой Jupiter Icy Moon Explorer. Сама «Афина» является перезапуском проекта IXO, планировавшегося в 2008—2011 годы, — окончательное решение об этом было принято 27 июня 2014 года[14]. Теперь именно «Афина» выбран второй крупной миссией программы Cosmic Vision[14]. Частично по причине выхода НАСА в 2011 году из участия в проекте IXO, возникли изменения в подготовке к миссии[15].

Научная группа была сформирована к 16 июля 2014 года[16] Первичные вибрационные тесты кремния для зеркал оптики состоялись в августе 2014[17]. Встреча научного комитета программы Европейского космического агентства состоится в 2019 году для полного обзора и окончательного утверждения проекта до начала строительства в том же году[5][18].

Первоначально планировался к запуску в 2028 г., в 2022 срок был перенесён на 2035 год[1].

Цели и задачи

править

Телескоп IXO предназначен для работы в течение не менее 5 лет с прогнозируемой работоспособностью на протяжении 10 лет. Ожидается, что научные работы с IXO будут идти в период с 2021 по 2030 годы[8].

Основной задачей является изучение вопросов «горячей и расширяющейся Вселенной»[19]: картографирование движения горячих газовых структур, определение их физических свойств и поиск сверхмассивных чёрных дыр.

Выбранная научная тема «Горячая и энергетическая Вселенная» имеет целями ответить на вопросы астрофизики: «Что происходит вблизи чёрной дыры?» «Как обычная материя собирается в крупномасштабные структуры, которые мы видим сегодня?» «Как чёрные дыры разрастаются и формируют Вселенную?» «Какова взаимосвязь между этими процессами?»

Для решения этих задач IXO будет наблюдать орбиты, близкие к горизонту событий чёрной дыры, измерять скорости вращения чёрных дыр в несколько сотен активных ядер галактик, использовать спектроскопию для определения характеристик окружающей среды вокруг ядер галактик при их пиковой активности; поиск сверхмассивных чёрных дыр с красным смещением z > 10; поиск тёмной материи в крупномасштабной структуре Вселенной, используя квазары на фоне материи и наблюдение процессов галактического масштаба путём инъекции энергии чёрными дырами[20][21][22][23].

Орбита

править

Запуск ракеты-носителя «Ариан-6» должен поднять «Афину» в 2028 году на гало-орбиту с большой амплитудой вокруг L2 точки Лагранжа посредством направленного ускорения. L2 была выбрана из-за своей стабильной тепловой среды, хорошей небесной видимости и высокой эффективности наблюдений. «Афина» планируется для ежегодных непрерывных наблюдений до 300 точечных небесных целей, от получаса до 1 часа за каждой, в течение не более 11 дней[24].

Оптика и инструменты

править

«Афина» должна использовать рентгеновский телескоп с фокусным расстоянием в 12 м с эффективной площадью ~2 м² при чувствительности 1 кэВ[2] и двумя основными инструментами: интегральным полевым прибором рентгеновского излучения (X-ray Integral Field Unit, X-IFU) с высоким разрешением и среднего разрешения, но обладающим большим углом обзора широкоуглольным спектрометром (Wide Field Imager, WFI)[24].

В телескопе будет использована разработанная Европейским космическим агентством оптика с кремниевыми ячейками, что обеспечивает сочетание большого угла обзора и высокого углового разрешения. Каждая ячейка представляет собой телескоп Вольтера, но только несколько мм² в диаметре, с двумя рефлекторами в каждой ячейке, фокусирующими рентгеновское излучение. Всего должно быть использовано 1,5 млн ячеек. Телескоп будет создаваться в виде массива 60-миллиметровых коммерчески доступных для изготовления кремниевых пластин.[24]

X-ray Integral Field Unit

Этот инструмент использует массив охлаждаемых криогеном датчиков с диапазоном обнаружения 0,2—12 кэВ. Общий угол обзора составляет 5 угловых минут[25].

Wide Field Imager

Данный инструмент является рентгеновским спектрометром, состоящим из 5 массивов полевых транзисторов с переходами p-типа и диапазоном регистрируемого излучения 0,1—15 кэВ. Его центральный чип имеет размеры 256 x 256 px и угол обзора в 7,5 угловых минут. Четыре его внешних массива имеют размеры 448 x 640 px и угол обзора в 40 угловых минут.[26][27]:1,9

Планируемая стоимость проекта составит 1 млрд долл. или 850 млн евро.[28].

Примечания

править
  1. ↑ 1 2 Athena: Mission Summary. ESA (2 мая 2022). Дата обращения: 4 мая 2022. Архивировано 10 ноября 2021 года.
  2. ↑ 1 2 ATHENA (англ.). ЕКА (16 июня 2015). Дата обращения: 3 октября 2015. Архивировано из оригинала 16 июля 2015 года.
  3. ↑ ESA's new vision to study the invisible universe. ESA. Дата обращения: 29 ноября 2013. Архивировано 14 октября 2018 года.
  4. ↑ Jonathan Amos. ESA selects 1bn-euro Juice probe to Jupiter. BBC News Online. BBC (2 мая 2012). Дата обращения: 13 мая 2012. Архивировано 17 июля 2018 года.
  5. ↑ 1 2 Jonathan Amos. Athena: Europe plans huge X-ray space telescope. BBC News Online. BBC (27 июня 2014). Дата обращения: 22 октября 2014. Архивировано 3 октября 2014 года.
  6. ↑ Announcing the International X-ray Observatory (IXO) — NASA. Дата обращения: 5 октября 2015. Архивировано 18 января 2017 года.
  7. ↑ Announcing the International X-ray Observatory (IXO) — ESA. Дата обращения: 5 октября 2015. Архивировано 7 октября 2012 года.
  8. ↑ 1 2 The International X-ray Observatory Activity submission in response to the Astro2010 Program Prioritization Panel RFI#1. Дата обращения: 5 октября 2015. Архивировано 28 мая 2010 года.
  9. ↑ IXO Science Performance Requirements on the ESA web site. Архивировано из оригинала 12 декабря 2012 года.
  10. ↑ IXO — Payload Definition Document. Архивировано из оригинала 12 декабря 2012 года.
  11. ↑ IXO Mission Concept. Архивировано из оригинала 12 декабря 2012 года.
  12. ↑ IXO Project Leadership. Дата обращения: 5 октября 2015. Архивировано 2 октября 2015 года.
  13. ↑ Lasota Jean-Pierre. Astronomy at the Frontiers of Science. — Springer, 2011. — 180 с. — ISBN 9400716583.
  14. ↑ 1 2 ESA Science & Technology: Athena to study the hot and energetic Universe. ESA (27 июня 2014). Дата обращения: 23 августа 2014. Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года.
  15. ↑ About ATHENA. ESA (2 апреля 2012). Дата обращения: 19 октября 2014. Архивировано из оригинала 8 декабря 2015 года.
  16. ↑ ESA appointed Science Study Team. ATHENA website (16 июля 2014). Дата обращения: 19 октября 2014. Архивировано из оригинала 5 октября 2015 года.
  17. ↑ Vibration testing of silicon pore optics module. ESA (19 августа 2014). Дата обращения: 19 октября 2014. Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года.
  18. ↑ Jacob Aron. Biggest X-ray eye in space to hunt hot cosmic objects. New Scientist (30 июня 2014). Дата обращения: 22 октября 2014. Архивировано 15 июля 2014 года.
  19. ↑ ESA в 2028 году запустит новую обсерваторию стоимостью $1 млрд. РИА Новости (30 сентября 2015). Дата обращения: 1 октября 2015. Архивировано 5 октября 2015 года.
  20. ↑ Stellar-Mass Black Holes and Their Progenitors, J. Miller et al. Дата обращения: 5 октября 2015. Архивировано 27 мая 2010 года.
  21. ↑ The Evolution of Galaxy Clusters Across Cosmic Time, M. Arnaud et al. Дата обращения: 5 октября 2015. Архивировано 27 мая 2010 года.
  22. ↑ The Missing Baryons in the Milky Way and Local Group, Joel N. Bregman et al. Дата обращения: 5 октября 2015. Архивировано 27 мая 2010 года.
  23. ↑ Cosmic Feedback from Supermassive Black Holes, Andrew C. Fabian et. al. Дата обращения: 5 октября 2015. Архивировано 27 мая 2010 года.
  24. ↑ 1 2 3 ESA Science & Technology: ATHENA. ESA (19 августа 2014). Дата обращения: 19 октября 2014. Архивировано 16 июля 2015 года.
  25. ↑ The X-ray Integral Field Unit (X-IFU). ATHENA website. Дата обращения: 19 октября 2014. Архивировано из оригинала 5 октября 2015 года.
  26. ↑ The Wide Field Imager (WFI). ATHENA website. Дата обращения: 19 октября 2014. Архивировано из оригинала 5 октября 2015 года.
  27. ↑ A. Rau. The Wide Field Imager (WFI) for Athena+ (DOCX) (19 октября 2014). Дата обращения: 19 октября 2014. Архивировано из оригинала 5 октября 2015 года.
  28. ↑ ATHENA technical and programmatic review report. ЕКА (28 февраля 2012). Дата обращения: 13 мая 2012. Архивировано из оригинала 20 июня 2013 года.

Ссылки

править
Источник — https://ru.wiki.x.io/w/index.php?title=Афина_(космическая_обсерватория)&oldid=140429633