stringtranslate.com

ИНТЕГРАЛ

Анимация траектории орбиты космического корабля INTEGRAL
   Земля  ·   ИНТЕГРАЛ

Международная гамма-астрофизическая лаборатория ( INTEGRAL ) — это космический телескоп для наблюдения гамма-лучей с энергией до 8 МэВ. Он был запущен Европейским космическим агентством (ESA) на орбиту Земли в 2002 году и предназначен для получения изображений и спектроскопии космических источников. В диапазоне энергий МэВ это самая чувствительная гамма-обсерватория в космосе. [3] Она чувствительна к фотонам с более высокой энергией, чем рентгеновские инструменты, такие как NuSTAR , обсерватория Нила Герелса Свифта , XMM-Newton , и ниже, чем другие гамма-инструменты, такие как Fermi и HESS .

Фотоны в диапазоне энергий INTEGRAL испускаются релятивистскими и супратепловыми [ требуется разъяснение ] частицами в мощных источниках, радиоактивностью от нестабильных изотопов, образующихся во время нуклеосинтеза , рентгеновскими двойными и астрономическими транзиентами всех типов, включая гамма-всплески . Инструменты космического корабля имеют очень широкие поля зрения , что особенно полезно для обнаружения гамма-излучения от транзиентных источников, поскольку они могут непрерывно контролировать большие участки неба.

INTEGRAL — это миссия ESA с дополнительными взносами европейских государств-членов, включая Италию, Францию, Германию и Испанию. Партнерами по сотрудничеству являются Российское космическое агентство с ИКИ (военный CP Comand Punkt KW) и NASA .

По состоянию на июнь 2023 года INTEGRAL продолжает работать, несмотря на потерю двигателей из-за использования реактивных колес и давления солнечной радиации . [4] [5]

Миссия

Излучение, более энергичное, чем оптический свет, такое как ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение , не может проникнуть через атмосферу Земли, и прямые наблюдения должны проводиться из космоса. INTEGRAL — это обсерватория, ученые могут предлагать время для наблюдения желаемых целевых регионов, данные становятся общедоступными после периода конфиденциальности до одного года.

INTEGRAL был запущен с российского космодрома Байконур в Казахстане . Запуск 2002 года на борту ракеты Протон -ДМ2 достиг 3-дневной эллиптической орбиты с апогеем около 160 000 км и перигеем более 2 000 км, следовательно, в основном за пределами радиационных поясов, которые в противном случае привели бы к высокому фону приборов от активации заряженных частиц. Космический корабль и приборы контролируются из ESOC в Дармштадте , Германия, центра управления ЕКА, через наземные станции в Бельгии ( Реду ) и Калифорнии ( Голдстоун ).

2015: Расход топлива намного ниже прогнозов. INTEGRAL намного превысил свой запланированный срок службы в 2+3 года и должен войти в атмосферу Земли в 2029 году как определенное завершение миссии. Его орбита была скорректирована в январе/феврале 2015 года, чтобы обеспечить такой безопасный (южный) вход (из-за лунных/солнечных возмущений, прогнозируемых на 2029 год), используя половину оставшегося топлива. [6] [7]

В июле 2020 года INTEGRAL перешел в безопасный режим, и, похоже, двигатели вышли из строя. С тех пор были разработаны и испытаны альтернативные алгоритмы поворота и разгрузки маховиков . [8]

В сентябре 2021 года одно событие вызвало последовательность событий, которые привели INTEGRAL в неконтролируемое состояние падения, что считается «критической аномалией миссии». Оперативная группа использовала реактивные колеса для восстановления контроля ориентации. [4] [5]

В марте 2023 года научные операции INTEGRAL были продлены до конца 2024 года, после чего последует двухлетняя фаза послеоперационного периода и дальнейшее наблюдение за космическим аппаратом до его предполагаемого возвращения в атмосферу в феврале 2029 года. [9]

Также в марте 2023 года был протестирован новый безопасный режим на основе программного обеспечения, в котором использовались бы реактивные маховики (вместо отказавших двигателей). [10]

Космический корабль

Корпус космического корабля («сервисный модуль») является копией корпуса XMM-Newton . Это сэкономило затраты на разработку и упростило интеграцию с инфраструктурой и наземными объектами. Однако для сопряжения с другой ракетой-носителем потребовался адаптер. Однако более плотные приборы, используемые для гамма-лучей и жесткого рентгеновского излучения, делают INTEGRAL самой тяжелой научной полезной нагрузкой, когда-либо запущенной ЕКА.

Корпус в основном изготовлен из композитов. Движение осуществляется с помощью гидразиновой монотопливной системы, содержащей 544 кг топлива в четырех открытых баках. Титановые баки были заправлены газом до 24 бар (2,4  МПа ) при 30 °C и имеют диафрагмы баков. Управление ориентацией осуществляется с помощью звездного трекера , нескольких солнечных датчиков (ESM) и нескольких импульсных колес . Двойные солнечные батареи, охватывающие 16 метров при развертывании и производящие 2,4 кВт в начале срока службы (BoL), поддерживаются двумя никель-кадмиевыми аккумуляторными батареями .

Структура прибора («модуль полезной нагрузки») также является композитной. Жесткое основание поддерживает узлы детекторов, а H-образная конструкция удерживает кодированные маски примерно на 4 метра выше их детекторов. Модуль полезной нагрузки может быть построен и испытан независимо от сервисного модуля, что снижает стоимость.

Генеральным подрядчиком по созданию космического корабля была Alenia Spazio (ныне Thales Alenia Space Italia).

Инструменты

Четыре инструмента с большими полями зрения совмещены на этой платформе для изучения целей в таком широком диапазоне энергий, почти на два порядка величины (другие астрономические инструменты в рентгеновском или оптическом диапазонах охватывают гораздо меньшие диапазоны факторов, максимум несколько). Визуализация достигается с помощью кодированных масок, отбрасывающих теневую диаграмму на пикселизированные камеры; вольфрамовые маски были предоставлены Университетом Валенсии, Испания.

INTEGRAL-визуализатор, IBIS (визуализирующий прибор на борту спутника INTEGRAL) наблюдает от 15 кэВ (жесткие рентгеновские лучи) до 10 МэВ (гамма-лучи). Угловое разрешение составляет 12 угловых минут, что позволяет локализовать яркий источник с точностью до 1 угловой минуты. Маска 95 x 95 из прямоугольных вольфрамовых плиток расположена на высоте 3,2 метра над детекторами. Детекторная система содержит переднюю плоскость из 128 x 128 плиток теллурида кадмия (ISGRI- Integral Soft Gamma-Ray Imager), поддерживаемую плоскостью 64 x 64 из плиток йодида цезия (PICsIT- Pixellated Caesium-Iodide Telescope). ISGRI чувствителен до 1 МэВ, в то время как PICsIT простирается до 10 МэВ. Оба окружены пассивными экранами из вольфрама и свинца. Система IBIS была предоставлена ​​институтами частных детективов в Риме (Италия) и Париже (Франция).

Упрощенный принцип работы гексагональной кодированной апертурной маски HURA, используемой в SPI

Спектрометр на борту INTEGRAL — это SPI , СПектрометр INTEGRAL. Он был задуман и собран Французским космическим агентством CNES с институтами PI в Тулузе (Франция) и Гархинге (Германия). Он наблюдает излучение в диапазоне от 20 кэВ до 8 МэВ . SPI имеет кодированную маску из гексагональных вольфрамовых плиток над плоскостью детектора из 19 кристаллов германия (также упакованных гексагонально). Высокое энергетическое разрешение 2 кэВ при 1 МэВ способно разрешить все кандидатные линии гамма-излучения. Кристаллы Ge активно охлаждаются механической системой охладителей Стирлинга до температуры около 80 К.

IBIS и SPI используют активные детекторы для обнаружения и блокировки заряженных частиц, которые приводят к фоновому излучению. SPI ACS (AntiCoincidence Shield) состоит из блоков сцинтиллятора BGO, окружающих камеру и апертуру, обнаруживающих все заряженные частицы и фотоны, энергия которых превышает около 75 кэВ, которые могут попасть в инструмент с направлений, отличных от апертуры. Тонкий слой пластикового сцинтиллятора за вольфрамовыми плитками служит дополнительным детектором заряженных частиц внутри апертуры.

Большая эффективная площадь ACS оказалась полезной как самостоятельный инструмент. Его покрытие всего неба и чувствительность делают его естественным детектором гамма-всплесков и ценным компонентом IPN (межпланетной сети).

Двойные блоки JEM-X предоставляют дополнительную информацию об источниках в мягком и жестком рентгеновском диапазоне от 3 до 35 кэВ. Помимо расширения спектрального покрытия, визуализация становится более точной из-за более короткой длины волны. Детекторы представляют собой газовые сцинтилляторы ( ксенон плюс метан ) в микрополосковой компоновке под маской из шестиугольных плиток.

INTEGRAL включает в себя инструмент оптического монитора ( OMC ), чувствительный от 500 до 580 нм . Он действует как средство кадрирования и может отмечать активность и состояние некоторых более ярких целей, например, он был полезен для мониторинга света сверхновой в течение месяцев от SN2014J.

Космический аппарат также включает в себя радиационный монитор INTEGRAL Radiation Environment Monitor ( IREM ), чтобы отслеживать орбитальный фон для целей калибровки. IREM имеет электронный и протонный каналы, хотя может быть обнаружена радиация вплоть до космических лучей . Если фон превышает заданный порог, IREM может отключить приборы.

Научные результаты

INTEGRAL вносит вклад в многоканальную астрономию, обнаруживая гамма-лучи от первого слияния двух нейтронных звезд, наблюдаемые в гравитационных волнах, и от быстрого радиовсплеска. [11] [12] К 2018 году было опубликовано около 5600 научных работ, в среднем по одной каждые 29 часов с момента запуска. [13]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "NASA - NSSDC - Spacecraft Details". NASA . Получено 2 февраля 2015 г. .
  2. ^ abcdef «Подробности о спутнике INTEGRAL 2002-048A NORAD 27540» . Н2ЙО. 17 октября 2021 г. Проверено 19 октября 2021 г.
  3. ^ Teegarden, BJ; Sturner, SJ (апрель 1999). "INTEGRAL Observations of Gamma-Ray Bursts". Американское астрономическое общество, HEAD Meeting #4, #17.01; Бюллетень Американского астрономического общества . 31 : 717. Bibcode :1999HEAD....4.1701T.
  4. ^ ab "Три часа, чтобы спасти Integral". ESA . ​​18 октября 2021 г. . Получено 19 октября 2021 г. .
  5. ^ ab "Integral Latest News". ESA . 1 октября 2021 г. Получено 19 октября 2021 г.
  6. ^ Уго, Куулкерс, Эрик Ферриньо, Карло Кречмар, Питер Альфонсо-Гарсон, Джулия Бааб, Мариус Баззано, Анджела Беланжер, Гийом Бенсон, Ян Берд, Энтони Дж. Боззо, Энрико Брандт, Сорен Коу, Эллиотт Кабальеро, Изабель Канжеми, Флориан Шеневес , Джером Ченко, Брэдли Чинар, Небил Колейро, Алексис Де Падова, Стефано Диль, Роланд Дитце, Клаудия Доминго, Альберт Дрейпс, Марк Д'ува, Элеонора Эле, Маттиас Эбреро, Хакобо Эдириманн, Митраджит Эйсмонт, Натан А. Финн, Тимоти Фиокки, Мариатереса Томас, Елена Гарсиа Гауденци, Джанлука Годар, Томас Голдвурм, Андреа Готц, Диего Гуиф Кристиан Гребенев, Сергей А. Грейнер, Йохен Грос, Александра Хэнлон, Лоррейн Хермсен, Вим Эрнандес, Кристина Эрнанц, Маргарита Хюбнер, Ютта Журден, Элизабет Ла Роза, Джованни Лабанти, Клаудио Лоран, Филипп Леханка, Александр Лунд, Нильс Мэдисон, Джеймс Мальзак, Жюльен Мартин, Джим Мас -Гессен, Дж. Мигель МакБрин, Брайан Макдональд, Аластер МакЭнери, Джули Мерегетти, Сандро Наталуччи, Лоренцо Несс, Ян-Уве Оксборроу, Кэрол Энн Палмер, Джон Пешке, Сибилль Петруччиани, Франческо Пфейл, Норберт Райхенбахер, Майкл Роди, Джеймс Родригес, Жером Рокес, Жан-Пьер Донате, Эмилио Салазар Солт, Дэйв Санчес-Фернандес, Селия Соважон, Эмерик Савченко, Владимир Сазонов, Сергей Ю. Скальони, Стефано Шартель, Норберт Зигерт, Томас Саутворт, Ричард Сюняев, Рашид А. Тома, Ливиу Убертини, Пьетро Хевел, Эд П.Дж. ван ден фон Кинлин, Андреас фон Крузеншерн, Николай Винклер, Кристоф Войцех, Хайдас Заннони (23 июня 2021 г.) ). Перезагрузка «ИНТЕГРАЛа»: космический корабль, приборы и наземная система. ОСЛК  1262720738.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. ^ Huebner, Jutta M.; Southworth, Richard T.; Salt, David J.; Dietze, Claudia; McDonald, Alastair; Merz, Klaus; Ziegler, Gerald (2016-05-13). "Очистите свое пространство: INTEGRAL low cost end-of-life removal". Конференция SpaceOps 2016. Рестон, Вирджиния: Американский институт аэронавтики и астронавтики. doi :10.2514/6.2016-2359. ISBN 978-1-62410-426-8.
  8. ^ «Спасение Integral: нет тяги? нет проблем» Июль 2021 г.
  9. ^ "Продление срока службы научных миссий ЕКА". ЕКА . 7 марта 2023 г. Получено 20 марта 2023 г.
  10. ^ Наконец-то встроенный сейф
  11. ^ Савченко, Владимир (2019-10-29). «Охота на неуловимые многомессенджерные транзиенты с помощью INTEGRAL». Труды новой эры многомессенджерной астрофизики — PoS(Asterics2019) . Том 90. С. 071. doi : 10.22323/1.357.0071 . S2CID  213420364.
  12. ^ Савченко, Владимир; и др. (2019). «Охота на неуловимые переходные процессы с несколькими сообщениями с помощью INTEGRAL». Память итальянского астрономического общества . 90 : 19. Бибкод :2019MmSAI..90...19S.
  13. ↑ Добберштейн, Лаура (20 октября 2022 г.). «ЕКА празднует маловероятное 20-летие миссии «Интеграл»». www.theregister.com . Проверено 24 октября 2022 г.

Внешние ссылки