Радиоастрон

История программы «Спектр»

Первая идея о сверхтяжелом орбитальном радиотелескопе появилась ещё при создании стометровой ракеты Н-1.

Удалось это только в 1979 году, когда на орбитальной станции «Салют-6» запустили первый в мире космический радиотелескоп.

Задолго до «Хаббла»: необходимость исследований дальнего космоса в различных диапазонах для фундаментальной науки, актуальной космогонии и прикладной космонавтики не вызывала сомнений.

В 1983 году на орбиту вышла советская автоматическая станция для астрофизических наблюдений с 80-сантиметровым ультрафиолетовым телескопом и комплексом рентгеновских спектрометров.

За 6 лет работы аппарат позволил получить важные данные в области нестационарных явлений, разобраться с появлением туманностей, зафиксировать детально вспышку сверхновой и исследовать шлейф кометы Галлея.

В 1989 году Советский союз успел вывести в космос при участии Франции, Дании и Болгарии международный проект «Гранат» с приборами, наблюдающими в оптическом, рентгеновском и гамма-диапазонах.

С его помощью было получено высокодетализованное изображение области центра галактики, открыто более десятка неизвестных ранее аккрецирующих чёрных дыр и нейтронных звезд, составлены подробные каталоги гамма-всплесков.

Космические телескопы стояли и на модуле «Квант-1» станции «Мир».

Первоначальный проект «Спектр» сочетал орбитальный телескоп с тридцатиметровой антенной и распределенный комплекс наземных лабораторий.

Комплексная конструкция позволяла увеличить дальность и «четкость» исследований. Кроме того, ученые предложили строить телескопы для разных частот.

Сначала был разработан радиотелескоп, в 1987 появилось дополнение с рабочим спектром в рентгеновском диапазоне. Уже в начале девяностных прибавился ультрафиолетовый.

Вывод первого телескопа проекта предполагался в 1997 году. Отсутствие финансирования отложило запуск, одновременно с тем позволив доработать составляющие и заручиться международной поддержкой.

В результате первый аппарат комплекса, радиотелескоп «Спектр-Р» с десятиметровой антенной, отправился на орбиту только в 2011 году. В 2021 его вывели из эксплуатации.

Вероятно, после вывода «Хаббла» 30 июня 2021 «Спектр» окажется единственным внеземным исследователем далекого космоса, и будет таковым по меньшей мере до 2035 года.

Рентгеновский «Спектр-РГ», который создает новую карту Вселенной

Второй аппарат серии получил название «Спектр-Рентген-Гамма» и отправился на орбиту в 2019 году — фактически, опаздывая на 21 год относительно первоначальных планов проекта, созданного в 1987 году совместным коллективом ученых СССР, Финляндии, ГДР, Дании, Италии и Великобритании.

Аппарат представляет собой ту же платформу «Навигатор» разработки НПО Лавочкина, на которой базируется и комплекс «Спектр-Р», однако состав оборудования принципиально отличается.

Изначально предполагалось оборудовать исследовательский комплекс 3 рентгеновскими и 1 ультрафиолетовым телескопами, а так же парой мониторов неба и детектором гамма-всплесков.

В окончательном варианте остались только российский ART-XC и немецкий eROSITA.

Они работают в разных, но дополняющих друг друга диапазонах, выполняя картографирование всего неба в рентгеновском диапазоне с новым уровнем точности и разрешающей способности.

«Спектр-РГ» позволит регистрировать до 90 тысяч новых рентгеновских объектов ежегодно, ранее недоступных для человеческой науки.

Обсерватория, выведенная в июле 2019 (против запланированного 2011) стала первым российским аппаратом, работающим в  на высоте полутора миллионов километров за Землей на линии Солнце — Земля.

Таким образом, на станцию действует только гравитация системы «Земля-Солнце», поэтому относительно Земли станция практически неподвижна.

В результате, с помощью нового «Спектра» будет построена подробная рентгеновская карта Млечного Пути и ближайших галактик.

Работа займет 6,5 лет и позволит обнаружить новые гравитационные линзы, открыть новые ядра и скопления галактик, уточнить модель темной энергии и, возможно, процесс эволюции темной материи — таинственных космологических сущностей.

10 лет со дня запуска орбитального радиотелескопа «Спектр-Р»

10 лет назад, 18 июля 2011 года, с космодрома Байконур был запущен уникальный десятиметровый орбитальный радиотелескоп «Спектр-Р», разработанный в Научно-производственном объединении имени С.А. Лавочкина (входит в Госкорпорацию «Роскосмос»). Космический аппарат «Спектр-Р» был частью одного из самых амбициозных и масштабных международных проектов — «Радиоастрон».

«Радиоастрон» — проект Госкорпорации «Роскосмос», Российской академии наук (Астрокосмический центр Физического института имени П.Н. Лебедева, Институт космических исследований РАН) и международной кооперации, нацеленный на изучение Вселенной в радиодиапазоне длин волн. После выведения на высокоапогейную орбиту космический аппарат «Спектр-Р» стал элементом наземно-космического интерферометра совместно с глобальной наземной сетью радиотелескопов (около 60 крупнейших радиотелескопов мира). Созданный единый комплекс наземно-космического интерферометра со сверхбольшой базой позволил проводить исследования различных объектов Вселенной с рекордным угловым разрешением. «Спектр-Р» занесен в книгу рекордов Гиннесса в категории «Самый большой космический твердотельный радиотелескоп».

30 мая 2019 года Государственная комиссия по рассмотрению хода летных испытаний космического аппарата «Спектр-Р» приняла решение завершить проект в связи с выработкой ресурса космического аппарата после более семи лет успешной работы в космосе. Космический аппарат «Спектр-Р» проработал в интересах научного сообщества в 2,5 раза дольше запланированного срока и перевыполнил все основные возложенные на него функции в качестве источника фундаментальных астрофизических данных о нашей Вселенной.

Несмотря на то, что фактически космический аппарат закончил свою работу, обработка и анализ данных наблюдений квазаров, пульсаров, мазеров, центра Галактики до сих пор активно продолжаются международными научными группами. Многочисленные публикации результатов исследований в авторитетных источниках продолжают открывать миру гипотезы о природе космических объектов и свойствах материи.

«Радиоастрон» в цифрах:

• 7,5 лет на орбите.
• 26,7 диаметра Земли (350 тыс. км) — максимальная база интерферометра.
• 8 микросекунд дуги — максимальное разрешение — при наблюдении мазеров водяного пара в аккреционном диске в галактике M106 (мегамазера). С расстояния более 20 млн. световых лет получен абсолютный рекорд углового разрешения в астрономии на сегодняшний день — 8 микросекунд дуги на максимальной базе интерферометра и длине волны 1,3 см. Разрешение 8 микросекунд дуги позволило бы «увидеть» с Земли на Луне источник радиоволн диаметром 3 см.
• Водородный стандарт частоты производства «Время-Ч» (Нижний Новгород) стабильностью 10−14 с/с, или 1 секунда в 3 млн. лет.
• 10 м — диаметр антенны КА «Спектр-Р» — абсолютный рекорд для космических радиотелескопов с заполненной апертурой.
• До 25 радиотелескопов на Земле в одновременной работе.
• Всего 58 радиотелескопов участвовало в наблюдениях «Радиоастрона» из России, Европы, США, Африки, Австралии, КНР, Южной Кореи, Японии.
• 3 коррелятора: АКЦ ФИАН (Россия), Радиоастрономический институт Макса Планка ­(Германия), Объединенный институт РСДБ в Европе (Нидерланды).
• 2 станции слежения и сбора научной информации: 22-метровая антенна Пущинской радиоастрономической обсерватории (Россия) и 43-метровая антенна GreenBankObservatory (США). Скорость передачи данных на Землю с любого положения космического аппарата на орбите — 128 Мбит/с.
• 4 петабайт — объем накопленных данных.
• Диапазоны наблюдений: 92 см, 18 см, 6,2 см, 1,2−1,7 см.
• 250 объектов Вселенной изучено.
• Более 4000 наблюдательных сеансов.
• 240 ученых из 23 стран мира приняли участие в наблюдениях.

Историческая миссия

Радиотелескоп проекта Радиоастрон

В XVII веке Галилей положил начало изучению неба при помощи оптических приборов. С тех пор телескопы существенно усовершенствовались и стали основным инструментом для изучения космических объектов. 18 июля 2011 года с площадки космодрома Байконур поднялся аппарат «Спектр-Р», на котором были установлены десятиметровая антенна, раскрывающаяся в космосе, комплекс научного оборудования, приемники, усилители и преобразователи сигналов. Эта космическая миссия стала частью международного проекта РСДП, созданного по инициативе российских ученых. К наземной части исследований подключены телескопы в обсерваториях РФ, Австралии, Европы, США, Японии. Возглавляют проект ученые из АКЦ ФИАН.

Исторический

Проект РадиоАстрон восходит к 1981 году. Тогда советские власти решили построить три космические обсерватории, в том числе РадиоАстрон. Но экономические и политические проблемы, с которыми сталкивается страна, а также технические трудности сильно замедляют реализацию проекта.

После 30-летнего этапа проектирования и строительства РадиоАстрон запускается на 18 июля 2011 г.с помощью ракеты Зенит -2SB / Фрегат -2CB. Он находится на сильно эллиптической орбите 10 000  км × 390 000  км с периодом 9,5 суток. Радиоастрон используется с земными радиотелескопами для выполнения интерферометрии на очень длинных базах . Реализация проекта была отложена на 10 лет по финансовым причинам.

Срок его полезного использования был запланирован на 5 лет, но было решено продлить его эксплуатацию до конца 2019 года. Наконец, он остается в эксплуатации в течение 7 лет, 11 месяцев и 9 дней, пока 11 января 2019 г.,, дата, с которой он больше не отвечает на наземную проверку.

Как работает и для чего нужен «Спектр»

На научном языке «Спектр» называется «интерферометр со сверхдлинной базой» — комбо из одного интерферометра на орбите и ряда аналогичных устройств на Земле, работающих без специальных каналов связи как единое целое.

Говоря проще, комплекс позволяет наблюдать один и тот же источник радиоволн в далеком космосе несколькими телескопами (уже упомянутым космическим и наземными).

Каждый «участник» сохраняет картинку с указанием заранее определенных с высокой точностью собственных координат и синхронизированным по встроенным атомным часам времени.

Местоположение орбитального телескопа измеряют с помощью множества средств. Так, для аппарата «Спектр-Р» были задействованы

• 64-метровый управляющий телескоп в Центре космической связи «Медвежьи озёра»,
• 72-метровый телескоп в Восточном центре дальней космической связи «Уссурийск»,
• доплеровские радары в Пущино и Грин-Бэнке (США),
• совмещенные с ними лазерные дальномеры

и множество других объективных средств измерений. Полученные данные сводятся в единую модель мгновенного месторасположения космической части комплекса с высочайшей точностью.

Полученные из космоса снимки сопоставляются с наземными и получается что-то вроде видеоролика в несколько кадров, на которых можно различить не только объекты (в том числе короткоживущие), но даже их перемещение.

С их помощью можно измерить не только длительные радиосигналы, но даже изменение их движения. И зарегистрировать короткие события.

Каждый этап «Спектра» позволяет провести определенную часть изучения дальнего космоса.

«Радиоастрон» работает в радиодиапазоне, отслеживая активные ядра галактик (точнее джеты — движущиеся на околосветовой скорости струи плазмы, выбрасываемые черной дырой) и квазары в диапазоне длин волн 1,2 — 92 сантиметра.

«Спектр-РГ» позволит видеть древнее, реликтовое гамма-излучение, которое расскажет о самом начале нашей вселенной.

Инфракрасный телескоп «Спектр-УФ», как и «Хаббл», увидит рождение и динамику молодых звезд, светящихся в видимом спектре.

Ещё один радиотелескоп, «Спектр-М», должен повысить «глубину» человеческих знаний об объектах во Вселенной, помогая заглянуть в сердце галактик.

«Спектр-УФ» с ультрафиолетовым спектром работы для поиска жизни

Третий аппарат серии, обсерватория «Спектр-УФ», предназначен для точечного слежения с помощью УФ-телескопа Т-170М за конкретными объектами в ультрафиолетовом диапазоне и задуман ещё в 1990 году.

За это время несколько раз поменялся и сам проект, и его участники: сегодня предполагается существенный вклад не только России, но и Великобритании, Испании, Мексики и Японии.

Его основа, уникальное 170-сантиметровое зеркало, уже готово и ждет своего часа. Бортовое оборудование (в числе которого необходимые для функционирования спектрографы) стран-партнеров будет поставлено к 2022 году.

Основная задача аппарата – подробные исследования ключевых объектов космоса: ядер галактик, экзопланет.

Ультрафиолетовый обзор позволит оценивать спектр объектов и получать данные о изотопном составе, что позволит уточнить модели космоса, узнать состав атмосфер планет и, возможно, найти следы жизни.

Дополнительная задача аппарата – поиск скрытого диффузного барионного вещества, межгалактических облаков из горячих пыли и газа, которые практически невидимы для существующих телескопов.

Первоначальный запуск орбитальной составляющей комплекса в связи с последовательными сокращениями бюджета с 1997 года плавно перетек на 2021, а следом, из-за санкций 2014 года – на 2025-2026 год.

На данный момент ожидается, что телескоп будет запущен в конце 2025 года на тяжелой «Ангаре» с космодрома Восточный и отправится на геостационарную орбиту.

Проведение измерений

Общие расходы на программу «Радиоастрон» очень велики, поэтому для составления научной программы был образован международный комитет. Заявка на наблюдательное время может быть подана любым учёным. Комитет выбирает заявки с наиболее сильным научным уровнем, предлагающие наиболее интересные научные идеи.

По состоянию на конец 2015 года, принимаются заявки на 4-й этап «открытого» наблюдения на период 06.2016 — 07.2016.

В месяц проводится около 100 научных экспериментов.

В июле 2016 года начался четвёртый год открытой программы наблюдений российской космической обсерватории. Для реализации в этот период были отобраны 11 проектов:

Методы наблюдения

Предполагалось, что наземные телескопы в Австралии , Чили , Китае , Индии , Японии , Корее , Мексике , России , Южной Африке , Украине и США будут проводить наблюдения совместно с космическим кораблем РадиоАстрон с использованием метода интерферометрии с очень длинной базой. .

Подборка телескопов, работающих на длинах волн электромагнитного спектра.

Главный 10-метровый радиотелескоп спутника RadioAstron будет связываться с международными наземными телескопами в четырех различных диапазонах радиоволн. Он также может обнаруживать источники одновременно на двух частотах. Спектр-Р также планировалось включить вторичный BMSV в эксперимент Plazma-F, цель которого заключалась в измерении направлений и интенсивности солнечного ветра. В мае 2011 года агентство РИА Новости сообщило, что инструмент BMSV действительно будет на борту. Также сообщалось, что на BMSV будет установлен счетчик микрометеороидов, произведенный в Германии .

Ожидалось, что «Радиоастрон» выйдет на высокоэллиптическую орбиту в состоянии Фрегата при запуске ракеты «Зенит» . Ближайшая точка ( перигей ) » Спектр-Р» будет на высоте 500 километров (310 миль) над поверхностью Земли , а его апогей — на расстоянии 340 000 километров (210 000 миль). Эксплуатационная орбита продлится не менее девяти лет, при этом Радиоастрон никогда не будет находиться в тени Земли более двух часов.

С его апогеем до орбиты Луны , «Спектр-Р» можно считать миссией в дальний космос. Фактически, гравитационное притяжение Луны, как ожидалось, будет колебать орбиту спутника с трехлетними циклами, с ее апогеем, перемещающимся между 265000 и 360000 км (220 000 миль) от Земли, и ее перигеем между 400 и 65000 км (250 и 40 390 миль). ). На каждую орбиту у РадиоАстрона уйдет от восьми до девяти дней. Этот дрейф значительно увеличил бы диапазон обзора телескопа. Было подсчитано, что у спутника будет более 80% потенциальных целей в пределах видимости в любой точке его орбиты. Первые 45 дней на орбите «Спектр-Р» должны были состоять из инженерных работ, то есть запуска основной антенны , различных проверок систем и испытаний связи.

Слежение за «Спектром-Р» должно было осуществляться радиотелескопом РТ-22 в Пущино , Россия. Управление полетом будет осуществляться наземными станциями в Медвежьих озерах под Москвой и Уссурийске на Дальнем Востоке России. Другие совместные наблюдения «Спектр-Р» будут проводиться наземными телескопами в Аресибо, Бадары, Эффельсберг, Грин-Бэнк, Медичина, Ното, Светлое, Зеленчукская и Вестерборк.

Проект Спектр-Р руководила РАН «S АКЦ в ФИАНе . Радиоприемники на Спектр-Р должны были быть построены в Индии и Австралии. Ранее планировалось, что два дополнительных приемника должны были быть предоставлены фирмами по контракту с Европейским консорциумом VLBI , EVN . Эти дополнительные полезные нагрузки в конечном итоге были отменены, поскольку проект ссылался на старость. Подобные российские материалы заменили индийские и австралийские инструменты.

Перспективы комплекса «Спектр»

Несмотря на возрастающие по мере развития проекта возможности телескопов проекта «Спектр» и большое число стран-участников, разрабатывающих научное оборудование для него, перспективы довольно туманны.

Сокращение программы проводилось неоднократно и в хорошие годы: так, вместо первичного проекта «Спектр-РГ» был запущен «облегченный» вариант, несущий только 2 из 7 запланированных приборов.

Кроме того, он должен был запускаться до радиотелескопа «Спектр-Р», однако вышел на орбиту уже после того, как «предшественник» (по времени создания проекта) вывели из эксплуатации.

Следующие аппараты серии так же создаются при участии ряда западных стран, научная и финансовая коммуникация с которыми на данный момент осложняется.

Ввиду этого «Спектр-УФ» попадет в космос со значительным отставанием по срокам. Или сделает это без импортного оборудования, что снизит планируемые возможности.

Будем следить и рассказывать. Вероятно, уже в этом году программа «Спектр» сможет похвастаться очередной порцией уникальных результатов.

iPhones.ru

Самый крутой и скоро единственный во всем мире.

Рассказать

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.

На 9 октября 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.

Один из основных изучаемых типов объектов — это квазары. С помощью проекта «Радиоастрон» удалось измерить ширину начала релятивистской струи. Оно оказалось равной примерно 1 св. году, эта информация активно используется для проработки моделей формирования подобных струй.

Другим результатом стало измерение яркости релятивистских струй квазаров. Наземные радиотелескопы ограничены некоторой величиной яркости и не позволяют определить, равна ли реальная яркость ей или больше. Данные, полученные по более чем 60 квазарам, позволили установить, что яркость этих струй значительно превышает предыдущие представления. Это требует серьёзной перестройки существующих моделей устройства квазаров. Ранее считалось, что в струях излучают в основном релятивистские электроны. Эта модель не позволяет получить наблюдаемой яркости. Одной из новых моделей может стать модель струи, состоящей из разогнанных до релятивистских скоростей протонов, но тогда встаёт вопрос о механизме ускорения протонов до столь высоких энергий. Возможно, эта проблема имеет отношение к проблеме источника высокоэнергетичных космических лучей.

Наблюдение спектра пульсаров вместо ожидаемой достаточно гладкой картины дало ряд мелких пиков. Это требует переработки теории межзвёздной среды. Одним из объяснений могут стать компактные зоны турбулентности, приводящие к искажению проходящего сквозь них электромагнитного излучения.

При наблюдениях водяного мегамазера в галактике M 106 в диапазоне 1,3 МГц с базовой линией 340 тыс. км (совместно с наземным радиотелескопом в Медичине, Италия) достигнут абсолютный рекорд углового разрешения в астрономии — 8 микросекунд дуги (примерно под таким углом, при наблюдении с Земли, будет видна рублевая монета, лежащая на поверхности Луны).

Обнаружено сильное рассеяние радиоизлучения межзвёздной плазмой.

Цели миссии

«Радиоастрон» часто сравнивают с американским хабблом, и отмечается, что он гораздо мощнее и зорче, чем американский соперник. Кроме того, «Радиоастрон» работает вместе с мощными наземными телескопами. Всё это обеспечивает уже вышеуказанную цель – исследование астрономических объектов, которые изучаются современной астрономией, а именно:

• Подробное изучение «черных дыр»;
• Поиск так называемых «кротоновых нор» в другие миры;
• Составление наиболее точного прогноза «космической погоды»;
• Исследование турбулентности;
• Изучение процессов ускорения частиц в космосе;
• Изучение процесса звездообразования;
• Изучение межзвёздной и межпланетной плазмы;
• Изучение мазеров и мегамазеров;
• Астрометрические исследования;
• Проблема «SETI»;
• Гравиметрические исследования.

Наша галактика взгляд со стороны

Результаты работы «Радиоастрона» за 2011-2013 года

Начальные работы были по проведению тестирования системы, проверяли, на что способен аппарат и на наличие возможных неисправностей, а также посылались и принимались первые сигналы между телескопами на земле и в космосе.

В июле 2011 года одной из важных целей «Радиоастрона» стало изучение активных галактических ядер, в том числе ядра BL Ящерицы. Кроме того, под изучение попали такие известные созвездия как Жирафа, Рака, Гидры и др. Это важные объекты с точки зрения астрономии. По-другому они называются квазарами. Прежде всего, что такое активное галактическое ядро или квазар? Это особенно яркое ядро в центре галактики. Источник света точно так и не установлен учеными, они предполагают, что это может быть поглощение материи сверхмассивной черной дырой. Благодаря этим исследованиям ученые планируют составить каталог галактик.

Кроме этого к декабрю 2011 учёные смогли рассмотреть так называемую ножку «джета», которая извергается из горячей плазмы и выбрасывается черной дырой со скоростью близкой к скорости света, а также измерили размер её толщины и изучили некоторые физические свойства.

Эти исследования и исследования с земных радиотелескопов позволяют ученым понять, как образуются джеты рядом со сверхмассивными черными дырами, и какое влияние оказывают на существование родных им галактик.

Еще одним важным результатом деятельности «Радиоастрона» стало изучение «звездных яслей», которые расположены в созвездии «Цефея», а также изучили вспышки излучения этого региона с высочайшим разрешением.

В первой половине 2013 года получены новые результаты. Важным стало то, что этот проект стал самым зорким глазом за всю астрономическую историю. Астрономы смогли добиться высочайшего углового разрешения (40 микросекунд дуги). Были зарегистрированы сигналы от дальних карликовых галактик до 20 диаметров Земли.

Благодаря изучению учеными межзвездной плазмы, полностью изменилось понимание её структуры.  Следующим результатом, благодаря которому учёные смогут понять, как образуются массивные звезды, стало обнаружение мазерного излучения воды от «водяного» облака.

Еще одно достижение проекта – это изучение нейтронных звёзд, так называемых пульсаров. К июлю 2013 года было открыто 2267 пульсаров. Пульсары используются для того, чтобы просвечивать межзвёздную среду и, тем самым изучая её свойства. Ученые работают над возможностью использования межзвездной плазмы как интерферометр. Если астрономам удастся это сделать, то будет достигнуто разрешение такое, при котором тарелка была бы размером с Солнечную систему (10 млрд. км). Для сравнения «Радиоастрон» — 10 м.

Радиоинтерферометр «Радиоастрон»

«Радиоастрон» на современном этапе

В июне 2013 года закончилась ранняя научная программа и положено начало новой, так называемой открытой ключевой научной программе. «Радиоастрон» работает вместе с ведущими мировыми радиотелескопами, поэтому все международное сообщество может подать заявку на участие в проекте.

Согласно программе выделяются следующие приоритетные направления работы:

1. Изучение квазаров;
2. Составление карт джетов галактик;
3. Изучение пульсаров;
4. Изучение областей, в которых формируются звёзды.

А в ноябре 2013 «Радиоастрон» совершил юбилейный 100-й виток вокруг Земли. Таким образом, мы смело можем назвать Интерферометр «Радиоастрон» — интерферометром будущего. Поскольку за его недолгую работу он сумел сделать значительные достижения в астрономической науке, которая значительно шагнула вперёд за эти два года.

QWERTY. РАДИОАСТРОН: Гигантский зонтик российской астрономии

Цель миссии

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:

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

Эксперимент «Плазма-Ф»

Помимо аппаратуры для основной миссии, на борту спутника находятся приборы для эксперимента «Плазма-Ф». Прибор весит около 20 кг и 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.

Задачи научного эксперимента «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 следить за её изменением.

Начало работы

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

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).

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.

14—15 ноября 2011 года успешно проведены одновременные наблюдения в интерферометрическом режиме на КРТ «Спектр-Р», трёх российских радиотелескопах, образующих радиоинтерферометрическую сеть «Квазар» (РТ-32 «Светлое», РТ-32 «Зеленчукская», РТ-32 «Бадары»), и крымском РТ-70 «Евпатория». Целью наблюдения были пульсар PSR B0531+21 в Крабовидной туманности, квазары 0016+731 и 0212+735 (для изучения квазара 0212+735 дополнительно был задействован немецкий 100-метровый радиотелескоп в Эффельсберге), а также источники мазерного излучения W3(OH).

Обзор

Проект Спектра-Р финансировался Космический центром Astro в России , и был выведен на околоземную орбиту 18 июля 2011 года, с перигеем 10000 км (6200 миль) и апогеем в 390.000 км (240 000 миль), примерно в 700 раз орбитальная высота космического телескопа Хаббла в самой высокой точке и в 20 раз в самой низкой. Для сравнения, среднее расстояние от Земли до Луны составляет 384 400 км (238 900 миль). По состоянию на 2018 год спутник имеет гораздо более стабильную орбиту с перигеем 57000 км (35000 миль) и апогеем 320000 км (200000 миль), при этом его орбита больше не пересекает орбиту Луны и остается стабильной, возможно, сотни или даже сотни. тысячи лет.

Основной научной целью миссии было изучение астрономических объектов с угловым разрешением до нескольких миллионных долей дуги . Это было достигнуто за счет использования спутника в сочетании с наземными обсерваториями и методами интерферометрии . Другой целью проекта было развитие понимания фундаментальных вопросов астрофизики и космологии . Это включало звездные образования , структуру галактик , межзвездное пространство , черные дыры и темную материю .

Спектр-R был один из инструментов в программе Радиоастрона международной сети обсерваторий во главе с космическим центром Astro в ФИАНе .

Телескоп предназначался для радиоастрофизических наблюдений внегалактических объектов со сверхвысоким разрешением, а также исследования характеристик околоземной и межпланетной плазмы. Очень высокая угловая разрешающая способность была достигнута в сочетании с наземной системой радиотелескопов и интерферометрическими методами , работающими на длинах волн 1,35–6,0, 18,0 и 92,0 см. Оказавшись в космосе, главное блюдо, похожее на цветок, должно было раскрыть свои 27 «лепестков» в течение 30 минут.

На борту имелась возможность научного использования PLASMA-F, состоящая из четырех приборов для наблюдения за солнечным ветром и внешней магнитосферой. Этими приборами являются спектрометр энергичных частиц МЭП-2, магнитометр MMFF, монитор солнечного ветра BMSW и блок сбора и обработки данных SSNI-2.

При запуске масса космического корабля составляла 3 660 кг (8 070 фунтов). Он был запущен с космодрома Байконур 18 июля 2011 года в 02:31 UTC ракетой- носителем « Зенит-3Ф », состоящей из ракеты-носителя « Зенит-2М» с разгонным блоком «Фрегат- SB».

11 января 2019 года космический аппарат перестал реагировать на наземный контроль. Неизвестно, удастся ли устранить проблему или полет космического корабля будет завершен. Из-за неизвестного статуса «Спектр-Р» и проблем со спутником « Михайло Ломоносов » по состоянию на 12 января 2019 года в рамках российской космической программы не было действующих космических обсерваторий. Ситуация изменилась с запуском спутника « Спектр-РГ » в июле 2019 года.

Миссия была объявлена ​​завершенной 30 мая 2019 года.

Внешний резервуар разгонного блока «Фрегат», доставившего обсерваторию «Спектр-Р» на орбиту, взорвался 8 мая 2020 года, образовав не менее 65 отслеживаемых обломков на орбите вокруг Земли.