Международная астрофизическая обсерватория «ГРАНАТ» (обычно известная как Гранат ; ‹См. Tfd› Русский : Гранат , букв. гранат ) — советская (позже российская) космическая обсерватория, созданная в сотрудничестве с Францией, Данией и Болгарией . Она была запущена 1 декабря 1989 года на борту ракеты «Протон» и выведена на сильно эксцентричную четырёхдневную орбиту , из которых три дня были посвящены наблюдениям. Она проработала почти девять лет.
В сентябре 1994 года, после почти пяти лет направленных наблюдений, запас газа для управления ориентацией был исчерпан, и обсерватория была переведена в режим ненаправленного наблюдения. Передачи окончательно прекратились 27 ноября 1998 года. [3]
Имея на борту семь различных инструментов, Granat был разработан для наблюдения за Вселенной в диапазоне энергий от рентгеновских до гамма-лучей . Его главный инструмент, SIGMA, был способен получать изображения как жестких рентгеновских, так и мягких гамма-источников. Инструмент PHEBUS был предназначен для изучения гамма-всплесков и других кратковременных источников рентгеновского излучения. Другие эксперименты, такие как ART-P, были предназначены для получения изображений источников рентгеновского излучения в диапазоне от 35 до 100 кэВ . Один инструмент, WATCH, был разработан для непрерывного мониторинга неба и оповещения других инструментов о новых или интересных источниках рентгеновского излучения. Спектрометр ART-S охватывал диапазон энергий рентгеновского излучения, в то время как эксперименты KONUS-B и TOURNESOL охватывали как рентгеновский, так и гамма-спектр.
«Гранат» был стабилизированным по трем осям космическим аппаратом и последним из 4МВ- автобусов, произведенных НПО им. Лавочкина . Он был похож на обсерваторию «Астрон» , которая функционировала с 1983 по 1989 год; по этой причине космический аппарат изначально назывался «Астрон-2». Он весил 4,4 тонны и нес почти 2,3 тонны международных научных приборов. «Гранат» был высотой 6,5 м и имел общий размах солнечных батарей 8,5 м . Мощность, доступная для научных приборов, составляла приблизительно 400 Вт . [1]
Космический аппарат был запущен 1 декабря 1989 года на борту Протона-К с космодрома Байконур в Казахской ССР . Он был выведен на высокоэксцентричную 98-часовую орбиту с начальным апогеем / перигеем 202 480 км/1 760 км соответственно и наклонением 51,9 градуса. [4] Это означало, что солнечные и лунные возмущения значительно увеличат наклонение орбиты, одновременно уменьшив ее эксцентриситет, так что к моменту завершения Гранатом направленных наблюдений в сентябре 1994 года орбита стала почти круговой. (К 1991 году перигей увеличился до 20 000 км; к сентябрю 1994 года апогей/перигей составил 59 025 км/144 550 км при наклонении 86,7 градуса.)
Три дня из четырехдневной орбиты были посвящены наблюдениям. [8] После более чем девяти лет на орбите обсерватория, наконец, вернулась в атмосферу Земли 25 мая 1999 года. [2]
Телескоп SIGMA для жесткого рентгеновского и низкоэнергетического гамма-излучения был разработан совместно CESR (Тулуза) и CEA (Сакле). Он охватывал энергетический диапазон 35–1300 кэВ, [5] с эффективной площадью 800 см2 и максимальным полем чувствительности ~5°×5°. Максимальное угловое разрешение составляло 15 угловых минут. [9] Энергетическое разрешение составляло 8% при 511 кэВ. [8] Его возможности получения изображений были получены благодаря объединению кодированной маски и позиционно-чувствительного детектора, работающего по принципу камеры Энгера. [3]
Рентгеновский телескоп ART-P был в ведении ИКИ в Москве . Инструмент покрывал энергетический диапазон от 4 до 60 кэВ для получения изображений и от 4 до 100 кэВ для спектроскопии и хронометража. Было четыре идентичных модуля телескопа ART-P, каждый из которых состоял из позиционно-чувствительного многопроволочного пропорционального счетчика (MWPC) вместе с маской с кодом URA. Каждый модуль имел эффективную площадь приблизительно 600 см2 , создавая поле зрения 1,8° на 1,8°. Угловое разрешение составляло 5 угловых минут ; временное и энергетическое разрешения составляли 3,9 мс и 22% при 6 кэВ соответственно. [6] Инструмент достиг чувствительности 0,001 источника Крабовидной туманности (= 1 "мКраб") за восьмичасовую экспозицию. Максимальное временное разрешение составляло 4 мс. [3] [8]
Рентгеновский спектрометр ART-S, также созданный IKI, охватывал энергетический диапазон от 3 до 100 кэВ. Его поле зрения составляло 2° на 2°. Прибор состоял из четырех детекторов на основе спектроскопических MWPC, что давало эффективную площадь 2400 см2 при 10 кэВ и 800 см2 при 100 кэВ. Временное разрешение составляло 200 микросекунд . [3]
Эксперимент PHEBUS был разработан CESR (Тулуза) для регистрации высокоэнергетических переходных событий в диапазоне от 100 кэВ до 100 МэВ. Он состоял из двух независимых детекторов и связанной с ними электроники . Каждый детектор состоял из кристалла германата висмута (BGO) диаметром 78 мм и толщиной 120 мм, окруженного пластиковой оболочкой антисовпадений. Два детектора были расположены на космическом аппарате таким образом, чтобы наблюдать 4 π стерадиана . Режим всплесков срабатывал, когда скорость счета в диапазоне энергий от 0,1 до 1,5 МэВ превышала фоновый уровень на 8 сигм в течение 0,25 или 1,0 секунды. Было 116 энергетических каналов. [3]
Начиная с января 1990 года, четыре инструмента WATCH, разработанные Датским институтом космических исследований , работали на обсерватории Гранат. Инструменты могли локализовать яркие источники в диапазоне от 6 до 180 кэВ с точностью до 0,5° с помощью коллиматора модуляции вращения . В совокупности три поля зрения инструментов покрывали приблизительно 75% неба. Энергетическое разрешение составляло 30% FWHM при 60 кэВ. В спокойные периоды скорости счета в двух энергетических диапазонах (от 6 до 15 и от 15 до 180 кэВ) накапливались в течение 4, 8 или 16 секунд, в зависимости от доступности памяти бортового компьютера. Во время всплеска или переходного события скорости счета накапливались с временным разрешением 1 секунда на 36 энергетических каналов. [3]
Прибор КОНУС-Б, разработанный Физико-техническим институтом им. А.Ф. Иоффе в Санкт-Петербурге , состоял из семи детекторов, распределенных по всему космическому аппарату, которые реагировали на фотоны с энергией от 10 кэВ до 8 МэВ. Они состояли из сцинтилляционных кристаллов NaI (Tl) диаметром 200 мм и толщиной 50 мм за входным окном Be . Боковые поверхности были защищены слоем свинца толщиной 5 мм. Порог обнаружения всплеска составлял от 500 до 50 микроджоулей на квадратный метр (от 5 × 10 -7 до 5 × 10 -8 эрг/см 2 ), в зависимости от спектра всплеска и времени нарастания . Спектры снимались в двух 31-канальных анализаторах амплитуды импульса (ФАИ), из которых первые восемь измерялись с временным разрешением 1/16 с, а остальные с переменным временным разрешением в зависимости от скорости счета. Диапазон разрешений охватывал от 0,25 до 8 с.
Прибор КОНУС-Б работал с 11 декабря 1989 года по 20 февраля 1990 года. За этот период время «включения» эксперимента составило 27 дней. Было обнаружено около 60 солнечных вспышек и 19 космических гамма-всплесков. [3]
Французский прибор TOURNESOL состоял из четырех пропорциональных счетчиков и двух оптических детекторов . Пропорциональные счетчики регистрировали фотоны от 2 кэВ до 20 МэВ в поле зрения 6° на 6°. Видимые детекторы имели поле зрения 5° на 5°. Прибор был разработан для поиска оптических аналогов источников высокоэнергетических всплесков, а также для выполнения спектрального анализа высокоэнергетических событий. [3]
За первые четыре года направленных наблюдений Гранат наблюдал множество галактических и внегалактических рентгеновских источников, уделяя особое внимание глубокой визуализации и спектроскопии Галактического центра , широкополосным наблюдениям кандидатов в черные дыры и рентгеновским новым . После 1994 года обсерватория была переведена в режим обзора и провела чувствительный обзор всего неба в диапазоне энергий от 40 до 200 кэВ.
Некоторые из наиболее ярких моментов:
После распада Советского Союза у проекта возникло две проблемы. Первая была геополитического характера: главный центр управления космическими аппаратами находился на объекте в Евпатории в Крыму . Этот центр управления имел важное значение в советской космической программе, будучи одним из двух в стране, оснащенных 70-метровой антенной РТ-70 . С распадом Союза Крымский регион оказался частью новой независимой Украины , а центр был передан под украинский национальный контроль, что вызвало новые политические препятствия. [1]
Однако главной и наиболее неотложной проблемой был поиск средств для поддержки дальнейшей эксплуатации космического корабля в условиях дефицита средств в постсоветской России. Французское космическое агентство , уже внесшее значительный вклад в проект (как в научном, так и в финансовом плане), взяло на себя прямое финансирование продолжающихся операций. [1]
В статье использованы материалы, являющиеся общественным достоянием, с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .
Медиа, связанные с Гранат (космическая обсерватория) на Wikimedia Commons