КОСМИЧЕСКАЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ «СПЕКТР-УФ» (ВСЕМИРНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ ВКО/УФ)

КОСМИЧЕСКАЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ
«СПЕКТР-УФ»
(ВСЕМИРНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ ВКО/УФ)
"Спектр-УФ" (Всемирная Космическая Обсерватория ВКО/УФ, World Space Observatory WSO/UV) – крупный международный проект, в котором принимают участие ученые 15 стран при поддержке ООН и
Европейского космического агентства. Проект нацелен на исследование Вселенной в недоступном для наблюдений с наземными инструментами ультрафиолетовом участке спектра. Этот участок чрезвычайно «богат» с
астрономической точки зрения. Россия играет в проекте, входящем в Федеральную космическую программу и финансируемым Федеральным космическим агентством, роль лидера. В России создается основной
инструмент обсерватории – уникальный космический телескоп с главным зеркалом диаметром 170 см. Институт астрономии РАН – организация, ответственная за комплекс научной аппаратуры.
Основные научные задачи проекта
Орбита и запуск
Наблюдения в ультрафиолетовом (УФ) участке электромагнитного спектра (10 - 320
нм) дают важнейшую информацию о Вселенной. К сожалению, наблюдения в этом
диапазоне длин волн с земной поверхности невозможны из-за экранирующего
влияния атмосферы.
Структура звездных населений в
галактике M31. На снимке слева,
сделанном космическим аппаратом
GALEX в УФ, хорошо видны зоны
звездообразования. На правом
снимке, полученном с наземным
оптическим телескопом в том же
масштабе, хорошо видна концентрация старых звезд к центру
Заатмосферные наблюдения в крайнем УФ (10 - 91.2 нм) большинства далеких
объектов: галактик, квазаров и т.д. - невозможны из-за поглощения излучения
галактическим газом, но дают ценный материал для изучения Солнца. Наблюдения в
дальнем УФ (91,2 - 320 нм) являются ключевыми в решении фундаментальных
проблем астрофизики. Проект "Спектр-УФ" позволит внести существенный вклад в
решение следующих задач:
• Физика ранней Вселенной: поиск скрытого барионного вещества, исследование
процессов реионизации и обогащения межгалактической среды тяжелыми элементами
• Звездообразование, химическая эволюция галактик в ближней (при z < 2, т.е
примерно в 80% объема) Вселенной
• Аккреционные процессы в астрофизике: свойства аккреционных дисков в тесных
двойных звездах, активных галактических ядрах
• Межзвездная средa (МЗС): определение содержания дейтерия в
локальной
межзвездной среде, ионизационная структура МЗС
• Физика звёзд: физика белых карликов, природа звездного ветра (потери массы) у
горячих звезд, хромосферная активность звезд
• Физика и химия планетных атмосфер и комет
Подавляющее большинство звезд являются двойными. Особый
интерес представляет физика тесных двойных звезд. На
определенном этапе эволюции
один из компонентов раздувается и заполняет критический
объем (полость Роша). В этом
случае начинается массообмен
между компонентами – вещество раздувшегося компонента
перетекает в виде струи и образует аккреционный диск вокруг
второго компонента.
Сложные процессы взаимодействия аккреционного диска
с центральной звездой обуславливают развитие мощных звездных вспышек (взрывов) и других высокоэнергетичных процессов,
сопровождающихся сильным УФ-излучением.
Запуск: планируется в 2008 году
Время активного существования: до 10
лет
Ракета-носитель: среднего класса.
Рассматриваются как вариант ЗЕНИТ-2СБ
(Россия, Украина) или LM3-B (Китай)
Орбита: высокоапогейная (a=300000 км)
или гало-орбита вокруг Лагранжевой
точки L2 (расстояние ~1.5 млн. км. от
Земли в сторону от Солнца).
Изучение внешних слоев атмосфер планет
не является задачей астрофизики. Однако
она включена в приоритеты проекта,
поскольку такие наблюдения позволят
лучше разобраться в особенностях нашей
земной атмосферы.
На снимке – полярные сияния на Сатурне.
Показанные
красным
области
обусловлены
свечением
атомарного
водорода, белые - молекул. Из архива HST
(Космический телескоп Хаббла).
Орбита аппарата «Спектр-УФ» вокруг
Лагранжевой точки L2, как она выглядит из
глубин космоса по линии Земля-Солнце.
Аппарат на этой орбите не испытывает
входов в зоны тени (т.е. тепловых ударов)
Комплекс научной аппаратуры
Спектрографы
Основу полезной нагрузки КА "Спектр-УФ" составляет телескоп Т-170М и научные
инструменты для работы в УФ-диапазоне.
В состав научной аппаратуры телескопа (помещаются в инструментальном отсеке)
входят следующие приборы:
• спектрографы
• блок камер поля;
• блок управления научными данными;
2 спектрографа высокого разрешения УФЭС и ВУФЭС, а также спектрограф с длинной
щелью СДЩ
являются основными научными инструментами обсерватории.
Спектрографы спроектированы для работы над широким набором задач.
Параметры спектрографов
Спектрограф
Телескоп Т-170M
Телескоп Т-170M создается в НПО им. С.А.Лавочкина. По размерам главного зеркала в классе оптических и
УФ-телескопов он уступает только американскому Космическому Телескопу Хаббла.
солнцезащитная
бленда
крышка
Зона размещения
узла главного
зеркала
Телескоп T-170M разработан при использовании успешного
опыта, накопленного по проекту «Астрон» - созданного в
СССР в 80-е годы
80-см УФ-телескопа. «Астрон»
проработал на орбите 6 лет и был важным шагом в
развитии космических исследований.
Диапазон
(нм)
Разрешающая
сила
УФЭС
174 – 310
50000
ВУФЭС
102-172
55000
СДЩ
102-310
4000, 1000
СДЩ
УФЭС
ВУФЭС
Параметры телескопа Т-170М
модуль вторичного
зеркала
тубус
инструментальный
отсек
Диаметр главного зеркала
170 см.
Фокусное расстояние
1700 см.
Поле зрения
30 угл. мин.
Габаритно-массовый макет блока
спектрографов высокого разрешения (Германия)
Блок камер поля
Блок
камер
поля
(БКП)
обсерватории
«Спектр–УФ»
предназначен для исследования
астрономических
объектов
вплоть до 29 видимой звездной
величины на прямых снимках в
УФ и видимом диапазонах
спектра с помощью набора
фильтров.
БКП включает 3 камеры для работы в стандартной моде F/10 с
пространственным разрешением не хуже 0.3 угл. сек. в поле зрения до
6х6 угл. мин.) и 3 для работы в длиннофокусной моде F/50 c
разрешением не хуже 0.1 угл. сек. в поле зрения до 72х72 угл. сек.
Схема спектрографов обсерватории
«Спектр-УФ»
Сравнение с телескопом им. Хаббла
Детектор камеры TAUVEX
(Израиль), рассматриваемой
как прототип УФ камер обсерватории "Спектр-УФ"
Космический телескоп Хаббла (HST) – весьма успешный, а также весьма дорогостоящий
проект. Обсерватория «Спектр-УФ» не будет уступать HST по основным параметрам, и в тоже
время будет в десятки раз дешевле. Благодаря выбору более удачной орбиты и современным
технологиям спектрографы ВУФЭС, УФЭС и СДЩ позволяют работать при тех же
разрешениях с объектами до 10 -20 раз более слабыми чем это позволял HST. Камеры
обсерватории «Спектр-УФ» по характеристикам сравнимы c установленными на HST. Во
второй декаде 21-века «Спектр-УФ» будет основной космической УФ-обсерваторией.
Организация проекта
Международная кооперация по проекту
Проект «Спектр-УФ» включен в Федеральную космическую программу
России и финансируется Федеральным космическим агентством (Роскосмос).
Общая стоимость проекта в целом по технологиям оценок, принятой в России,
оценивается в 3 млрд рублей (из них доля России до 1.5 млрд. рублей). По
технологии, принятой в Европейском космическом агентстве стоимость
проекта в 4 раза выше.
В России
Основные работы по выполнению проекта ведутся в кооперации:
НПО им. С.А.Лавочкина - телескоп Т-170M в целом, платформа, участие в
наземном сегменте
Институт астрономии РАН - отв. за комплекс научной аппаратуры,
навигационный каталог, Центр обработки научной информации, организацию
международной кооперации по проекту
ИКИ РАН - блок управления научными данными, комплексные испытания
НТЦ "Восход" (г.Ижевск) - элементы конструкций и систем телескопа
Представители стран-участниц проекта
в НПО им. С.А.Лавочкина у конструкторской модели телескопа-прототипа
Т-170. Июнь 2004 г.
В Российских реалиях для осуществления столь амбициозного проекта решающую
роль играет широкая и эффективная международная кооперация. По предложению
ученых ряда стран, создан Международный комитет по созданию Всемирной
космической УФ-обсерватории (ВКО/УФ). Комитет включает представителей 15
стран: России (председательствует в комитете), Аргентины, Великобритании,
Германии, Израиля, Индии, Италии, Китая, Мексики, Нидерландов, Польши, группы
стран Скандинавии, Украины, Франции, ЮАР, а также ЕКА и ООН. Обновляются и
развиваются связи на уровне космических агентств. Кооперация работает по
проектированию и созданию оптических элементов телескопа, научной аппаратуры
(спектрографов и камер поля), детекторов для системы точного гидирования,
наземного сегмента. Разрабатывается также вариант предоставления носителя
Китаем.
Проект успешно прошел апробацию в группах системного критического анализа в
Европейском космическом агентстве и НАСА. Подтверждены высокая научная
значимость и техническая реализуемость проекта
Институт астрономии РАН
Москва, ул.Пятницкая 48,
Контакты: (095) 951-54-61, [email protected], [email protected]
http://wso.vilspa.esa.es/, http://www.inasan.rssi.ru/rus/WSO/