Здравствуйте мои уважаемые подписчики и просто любители всего космического! Редко я касаюсь темы советской и российской космической программы, по ряду причин, но сегодня я хочу рассказать Вам об одном, на мой взгляд интересном проекте, который был реализован в Советском Союзе.
Вспоминая о советской космической программе, многие вспомнят историю пилотируемых космических полетов, или программы по исследованию Луны и других планет. Не так широко известны запуски множества научных космических аппаратов которые вели исследования дальнего космоса с околоземной орбиты. Среди них был очень мощный, но малоизвестный космический телескоп под названием "Астрон".
Основной научной целью "Астрона" было проведение астрономических наблюдений за звёздами, активными галактиками и другими событиями которые происходят в ультрафиолетовой области спектра. Поскольку атмосфера Земли в значительной степени блокирует ультрафиолетовое излучение, астрономические наблюдения на этих длинах волн должны проводиться в космосе. За научную программу "Астрона" отвечала команда Крымской астрофизической обсерватории под руководством Александра Боярчука. Как и во многих других советских научных космических проектах того времени, в нем принимали участие представители международного сообщества, в данном случае французское космическое агентство CNES. За разработку и изготовление самого космического телескопа "Астрон" отвечало НПО им. Лавочкина.
Для космического телескопа "Астрон" инженеры НПО им. Лавочкина решили использовать модифицированную версию космического аппарата "Венера 4В", которая использовалась в программе "Венера" с 1975 года (аппараты "Венера-9 и 10»). Эта версия в свою очередь, была модификацией зондов, использовавшихся в более ранних и менее успешных полетах к Марсу, серии М-71 и М-73. Использование проверенной в полете конструкции космического аппарата повысило шансы на достижение поставленной задачи.
Базовая конструкция зонда "Венера 4В" состояла из цилиндрической средней части и тороидального приборного модуля в его основании. В средней части диаметром 1,1 метр размещались топливные баки для двигательной установки КТДУ-425А, используемой для вывода аппарата на орбиту и коррекции его курса во время планетарной миссий. К ней были прикреплены солнечные батареи, радиаторы и различные антенны связи. Приборный модуль диаметром 2,35 метра содержал ЭВМ, авионику, научные приборы и другое оборудование. Различные оптические датчики были установлены на внешней стороне приборного модуля, чтобы обеспечить сбор данных для сложной автономной навигационной системы.
Эта базовая конструкция была модифицирована для новой научной программы исследований. Панели солнечных батарей стали больше, чтобы обеспечить космический телескоп большей мощностью, антенны связи были также модифицированы для работы на околоземной орбите. Расположение навигационных датчиков было изменено таким образом, чтобы "Астрон" мог захватывать звезду Канопус или ряд других ярких звезд для своей ориентации во время астрономических наблюдений и сеансов связи. Количество баков с газообразным азотом для системы ориентации также было увеличено для продления срока службы телескопа. Наиболее заметным изменением стало укорочение цилиндрической средней части космического аппарата, для размещения ультрафиолетового телескопа, который нес "Астрон".
Ультрафиолетовый телескоп, получивший название "Спика" (хотя иногда его называют УФТ -Ультрафиолетовый телескоп), был основным научным инструментом аппарата "Астрон". Основываясь на опыте работ, проводимых ранее с помощью ультрафиолетового телескопа ОСТ-1, запущенного на космической станции "Салют-4" в декабре 1974 года, первоначально предполагалось, что телескоп "Спика" будет запущен на другой космической станции серии "Салют". Но поскольку возмущения в ориентации, вызванные присутствием экипажа на борту, были сочтены слишком большими, то было решено спроектировать инструмент для полета на орбитальном аппарате.
400-килограммовый телескоп "Спика" был спроектирован по схеме Ричи-Кретьена с главным зеркалом диаметром 80 см и вторичным зеркалом диаметром 26 см. Корпуса зеркал были изготовлены из высокопрочной керамики под названием Ситалл, выбранной из-за способности сохранять свою форму в широком диапазоне температур. Оба зеркала были покрыты слоем алюминия для отражения и защитным слоем фторида магния.
Зеркала давали хорошее качество изображения в большом поле зрения в полградуса. Телескоп имел фокусное расстояние 8 метров. Солнцезащитный козырек в верхней части телескопа позволял безопасно указывать на опорную звезду Спика в пределах 45° от Солнца. После сборки и испытания верхняя частью телескопа была закрыта защитным кожухом, а его внутренняя часть заполнена сухим азотом для транспортировки и запуска.
Различные датчики на орбитальном аппарате и самом телескопе работали совместно, обеспечивая точность наведения около двух угловых секунд и стабильную работу в пределах 0,3 угловых секунд, благодаря управляемому вторичному зеркалу, которое также можно было перемещать для регулировки фокуса телескопа.
Хотя размер главного зеркала Спики был таким же, как и у ультрафиолетового телескопа, установленном на американском орбитальном телескопе OAO-3 (Orbit Astronomical Observatory 3, также известном как "Copernicus"), запущенном в 1972 году, однако часть апертуры телескопа OAO-3 была заблокирована внутренним оборудованием. Без этого ограничения главное зеркало "Спики" имело примерно на 35% большую апертуру, чем у ультрафиолетового телескопа OAO-3, что делало его самым большим ультрафиолетовым телескопом, запущенным на орбиту, в то время. Было построено в общей сложности шесть экземпляров телескопа "Спика", для наземных испытаний, в качестве резервных и для полета.
Основным инструментом "Спики" был ультрафиолетовый спектрометр, разработанный совместно Францией и Советским Союзом. Этот спектрометр, получивший обозначение УФС - ультрафиолетовый спектрометр, использовал конструкцию Роуланда для подачи сигналов на детекторы в трех спектральных каналах, охватывающих ультрафиолетовые волны в диапазоне от 110 до 350 нм. Четвертый, так называемый "нулевой канал" охватывал длины волн от 170 до 600 нм, и был важен для обеспечения правильного наведения телескопа. Для наблюдений можно было выбрать три различные входные диафрагмы: диафрагму диаметром 0,04 мм для наблюдения за яркими звездами, смещенную диафрагму 0,5 мм для тусклых звезд, а также для наблюдения протяженных источников, и диафрагму 3 мм для самых слабых источников. Фотонные умножители с подсчетом фотонов использовались для измерения поступающего ультрафиолетового потока от спектрометра путем сканирования с шагом 0,025 нм с временным разрешением до 40 наносекунд. Французская камера, совмещенная со "Спика", обеспечивала видимые изображения полос спектра, чтобы помочь в идентификации объектов.
Вторым научным инструментом "Астрона" был рентгеновский спектрометр, получивший обозначение СКР-02М. Построенный командой под руководством Андрея Северного из Астрономического института им. Штернберга, СКР-02М состоял из пары детекторов, использующих счетчики, заполненные газовой смесью ксенона и метана и герметизированные бериллиевой фольгой толщиной 150 мкм. Эффективная площадь двух детекторов составляла около 1700 см2 с полем зрения 3°. Детекторы были чувствительны к рентгеновскому излучению в диапазоне от 2 до 25 кэВ (что эквивалентно длинам волн 0,6 и 0,05 нм соответственно) и имели спектральное разрешение 2 кэВ. Спектрометр был способен проводить измерения со скоростью одного раза в 2,28 миллисекунды, что позволяло наблюдать за быстро меняющимися энергетическими событиями.
Космический телескоп "Астрон" массой 3250 килограмм должен был быть выведен на сильно вытянутую орбиту размером 2000 на 200 000 километров вокруг Земли, с периодом обращения около четырех дней, с помощью ракеты "Протон-Д" Эллиптическая орбита проходила над радиационными поясами Земли в течение 90% времени обращения аппарата по орбите, так они бы влияли на ультрафиолетовые и рентгеновские датчики, а также на другие системы космического аппарата. Орбита также проходила над самой яркой частью геокороны Земли, яркость которой, могла ограничивать исследования. Большое наклонение орбиты также позволяло отслеживать "Астрон" почти непрерывно с советской территории, в течение 3 суток. Это позволило телескопу "Астрон", который не имел регистратора данных, передавать данные в режиме реального времени на Землю в течение 200 сеансов связи в течение года.
Космический телескоп "Астрон" был запущен 23 марта 1983 года с космодрома Байконур. Ракета "Протон-Д" успешно вывела "Астрон" на орбиту размером 1996 на 201230 километров с наклонением 51,5°. Орбита будет медленно меняться с течением времени, в основном под влиянием Солнца и Луны. Через пять дней после выхода на орбиту защитная крышка на телескопе "Спика" была открыта. После проверок и калибровки на орбите, 29 марта "Астрон" начал получать первые данные. Сбор рентгеновских данных с помощью СКР-02М начался пять дней спустя с первых наблюдений рентгеновски пустой части неба, за которыми последовали наблюдения Крабовидной туманности – яркого источника рентгеновского излучения, часто используемого в качестве «стандарта» в рентгеновской астрономии.
В течение первых 3 месяцев работы "Астрон" наблюдал различные рентгеновские источники в созвездиях Тельца, Льва и Ориона и, как сообщается, получил первые спектры далеких галактик. Были проведены первые рентгеновские наблюдения известных источников, и 13 апреля 1983 года "Астрон" обнаружил свой первый гамма-всплеск. Позже, 30 июня, "Астрон" заметил, что рентгеновская двойная звезда, известная как Геркулес X-1, внезапно перестала излучать рентгеновские лучи, что указывало на изменение аккреции вещества нейтронной звездой от своей звезды-компаньона в двойной системе.
В течение первого года на орбите "Астрон" вел наблюдения за широким спектром источников в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Всего было обнаружено 70 звезд, 22 квазара и галактики, а также 22 галактических фоновых поля. По завершении своей годичной миссии "Астрон" и его инструменты находились в хорошем состоянии, что позволило телескопу продолжить свои исследования. К 1 сентября 1985 года "Астрон" провел более 300 наблюдений за 200 различными объектами.
В апреле 1986 года "Астрон" наблюдал комету Галлея, что позволило более точно смоделировать скорость дегазации ядра кометы. "Астрон" также использовался для проведения ультрафиолетовых наблюдений за озоном в атмосфере Земли и тем, как на него влияют запуски ракет, предположительно для экологических исследований, а также для военных систем раннего предупреждения.
24 февраля 1987 года Земли достигла вспышка сверхновой звезды SN 1987a Она была самой яркой и ближайшей сверхновой. Сообщается, что "Астрон" был одним из первых космических телескопов, наблюдавших вспышку сверхновой SN 1987a. В общей сложности было проведено 15 сеансов наблюдения за ней, в течение следующих 15 месяцев.
После более чем шести лет на орбите "Астрон" окончательно исчерпал запас азота в своей системе ориентации. В июне 1989 года, аппарат практически лишился возможности наведения своих научных приборов. Последний сеанс связи с "Астроном" состоялся 23 марта 1991 года. Через восемь лет после запуска программа исследований была прекращена.
Благодаря успеху миссии члены научного коллектива "Астрон" получили Государственную премию. Несмотря на успех, научные достижения телескопа "Астрон" до сих пор в значительной степени неизвестны международному астрономическому сообществу, в первую очередь из-за небольшого количества рецензируемых статей, опубликованных советскими учеными, несмотря на возможности "Астрона" и того факта, что не было никаких сообщений о проблемах с инструментами или космическим аппаратом.
В связи с успехом, была запланирована дополнительная научная миссия космического аппарата. Конструкция новой астрофизической обсерватории была спроектирована на основе конструкции АМС второго поколения, использовавшейся в программе "Венера".
1 декабря 1989 года была запущена Международная астрофизическая обсерватория «Гранат» (первоначально называвшаяся "Астрон-2"). Она несла на борту инструменты разработанные Советским Союзом, Францией и Данией, предназначенные для астрономических наблюдений в рентгеновской и гамма-области спектра.
Несмотря на свою относительную неизвестность, космический телескоп "Астрон" заслуживает почетного места в истории космических обсерваторий запущенных в космос.
Ну а на сегодня всё! Спасибо за внимание!