في 13 يوليو 2019 ، حدث إطلاق تاريخي للملاحة الفضائية الوطنية من قاعدة بايكونور الفضائية. انطلق المرصد المداري الفريد "Spektr-RG" لحرث المساحات اللانهائية من الفضاء ، واستمرت رحلته لمدة خمسة أيام تقريبًا. تم إطلاق التلسكوب الفريد إلى الفضاء بواسطة الصاروخ الروسي الحامل الثقيل "Proton-M" مع المرحلة العليا DM-03. بعد ساعتين من الإطلاق ، انفصل مرصد Spektor-RG المداري بنجاح عن المرحلة العليا. من المتوقع أن يحتل تلسكوب الأشعة السينية الجديد المنطقة المجاورة لنقطة لاغرانج L2 بعد حوالي 100 يوم من الرحلة ، وبعد ذلك سيكون قادرًا على البدء في مراقبة الكون.
وتجدر الإشارة إلى أن "Spectrum-RG" هو بالفعل الجهاز العلمي الثاني من سلسلة "Spectrum". تم إطلاق أول مركبة فضائية روسية Spektr-R (Radioastron) بنجاح في المدار في 18 يوليو 2011 ، وانتهت دورة حياتها في يناير 2019. المركبة الفضائية الثالثة والرابعة من سلسلة Spectrum قيد التطوير حاليًا. هذه هي التلسكوبات الفضائية الجديدة Spektr-UF (Ultraviolet) و Spektr-M (Millimetron) ، والتي تقوم شركة Roskosmos بتطويرها بالتعاون الوثيق مع دول أخرى. لن يتم إطلاق هذين التلسكوبين قبل عام 2025 ، بينما يعلق المجتمع العلمي الدولي آمالًا كبيرة عليهما ، نظرًا لأن كلا المشروعين فريدان ، مما يفتح إمكانيات جديدة لدراسة الفضاء. من المتوقع أن تساعد الأجهزة في الإجابة على العديد من الأسئلة في الفيزياء الفلكية وعلم الكونيات.
مشروع "Spectrum-RG"
أكثر من 30 عامًا مرت من الفكرة إلى تنفيذ المشروع. تم تطوير مفهوم مركبة فضائية علمية جديدة في عام 1987. عمل ممثلو الاتحاد السوفيتي وألمانيا الشرقية وفنلندا وإيطاليا وبريطانيا العظمى معًا لإنشاء مرصد فيزيائي فلكي. بدأ تصميم الجهاز في عام 1988. عُهد بهذه العملية إلى مهندسي جمعية لافوشكين العلمية والإنتاجية ، وشارك معهد أبحاث الفضاء التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في تنسيق العمل في المشروع.
أدى الانهيار اللاحق لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، والمشاكل الصناعية والاقتصادية في أواخر الثمانينيات وأوائل التسعينيات ، ونقص التمويل المزمن للعمل إلى تأخير خطير في إعداد مرصد Spektr-RG. تأخر المشروع ، عندما ظهر التمويل ، ظهرت صعوبات جديدة. خلال هذا الوقت ، تم تحديث ملء وتكوين معدات الجهاز بالكامل عدة مرات ، والتقنيات ، كما تعلم ، لا تزال ثابتة. تغير تكوين المشاركين في المشروع أيضًا ، في النهاية ، بالإضافة إلى روسيا ، ظلت ألمانيا في المشروع. تم توقيع الاتفاقية بين وكالة الفضاء الفيدرالية ممثلة بـ Roscosmos والمركز الألماني للفضاء (DLR) في عام 2009 كجزء من صالون MAKS-2009 الدولي للطيران والفضاء. كما تغير تكوين المهام العلمية التي تم حلها بواسطة الجهاز ، حيث لم يعد بعضها موضع اهتمام الباحثين. ونتيجة لذلك ، فإن المظهر النهائي للمركبة الفضائية بالشكل الذي تم إطلاقها به إلى الفضاء تم تشكيله منذ بضع سنوات فقط ، كما استغرقت عملية تنسيقها بعض الوقت. في الوقت نفسه ، واجه شركاؤنا الألمان أيضًا صعوبات في عملية إنتاج الجهاز.
في الشكل المكتمل ، يهدف المرصد الفيزيائي الفلكي المداري الجديد "Spectrum-RG" ("Spectrum-Rengten-Gamma") إلى تجميع خريطة كاملة للكون في نطاق الأشعة السينية للطيف. وتجدر الإشارة إلى أن هذا هو أول تلسكوب في التاريخ الروسي (مع الأخذ في الاعتبار الحقبة السوفيتية) مزودًا ببصريات الوقوع المائلة. على مدى السنوات الخمس المقبلة على الأقل ، سيصبح مرصد Spektr-RG المشروع الفلكي الوحيد للأشعة السينية في العالم. كما لوحظ في روسكوزموس ، فإن مسح السماء بالكامل بواسطة المرصد المداري الحديث "Spektr-RG" سيكون خطوة جديدة في علم فلك الأشعة السينية ، الذي بدأ في التطور بنشاط منذ 55 عامًا.
الأدوار في مشروع Spektr-RG مقسمة على النحو التالي. القمر الصناعي (منصة Navigator) هو تطوير روسي ، الإطلاق من بايكونور روسي (صاروخ بروتون- M) ، التلسكوب الرئيسي هو eROSITA الألماني ، والتلسكوب الإضافي المصاحب هو ART-XC الروسي. كلا المقرابين المرآتين ، اللذان يعملان على مبدأ بصريات الأشعة السينية ذات الوقوع المائل ، هما تطوران فريدان تم تصميمهما لتكملة بعضهما البعض ، مما يوفر للمرصد إمكانية رؤية كاملة للسماء المرصعة بالنجوم مع حساسية قياسية لم يتم استخدامها من قبل.
المرصد المداري "Spektr-RG"
يتكون تلسكوب الأشعة السينية الفريد ، الذي تم إطلاقه في 13 يوليو ، من عدة وحدات رئيسية. يشتمل المرصد المداري Spektr-RG على وحدة أساسية لأنظمة الخدمة ، والتي كان تطويرها مسؤولية مهندسي NPO الروسية. لافوشكين. تم تطوير هذه الوحدة من قبلهم على أساس وحدة الخدمة متعددة الأغراض "Navigator" ، والتي ظهرت بالفعل بنجاح في عدد من برامج الفضاء. بالإضافة إلى الوحدة الأساسية ، يشتمل المرصد المداري على مجموعة من المعدات العلمية ، ويتكون أساس المجمع من تلسكوبين للأشعة السينية. وفقًا للموقع الرسمي لشركة Roscosmos ، تبلغ الكتلة الإجمالية للمركبة الفضائية Spektr-RG التي تعمل بالوقود 2712.5 كجم ، والحمولة الصافية 1210 كجم ، والطاقة الكهربائية للمرصد 1805 واط ، ومعدل نقل البيانات (المعلومات العلمية) هو 512 Kbit / s ، فترة العمل العلمي النشط - 6 ، 5 سنوات.
المعدات الرئيسية للمرصد المداري ، الذي يشق طريقه الآن إلى نقطة L2 Lagrange ، هي تلسكوبات فريدة من نوعها للأشعة السينية تم إنشاؤها بواسطة مصممين من ألمانيا وروسيا. يعمل كلا المقرابين على مبدأ بصريات الأشعة السينية ذات الوقوع المائل. كما لوحظ في روسكوزموس ، تمتلك فوتونات الأشعة السينية طاقة عالية جدًا. من أجل الارتداد عن سطح مرآوي ، يجب أن تضربه الفوتونات بزاوية صغيرة جدًا. لهذا السبب ، فإن مرايا الأشعة السينية المستخدمة في تلسكوبات المرصد المداري Spektr-RG تكون مستطيلة بشكل خاص ، ومن أجل زيادة عدد الفوتونات المسجلة ، يتم إدخال المرايا في بعضها البعض ، مما ينتج عنه نظام يتكون من عدة قذائف. تم الإبلاغ عن أن كل من تلسكوبات الأشعة السينية الألمانية والروسية تتكون من سبع وحدات مع أجهزة الكشف عن الأشعة السينية.
لإنشاء وإنتاج التلسكوب الروسي للأشعة السينية ، الذي حصل على تسمية ART-XC ، مهندسو معهد أبحاث الفضاء التابع لأكاديمية العلوم الروسية ، الذين عملوا بالتعاون الوثيق مع المركز النووي الفيدرالي الروسي الموجود في ساروف ، كانو مسؤولين. يوسع تلسكوب ART-XC للأشعة السينية الذي ابتكره علماء روس قدرات ومدى طاقة التشغيل لتلسكوب eROSITA التابع للتجميع الألماني نحو طاقات أعلى (حتى 30 كيلوفولت). تتداخل نطاقات الطاقة لتلسكوبات الأشعة السينية المثبتة على متن المركبة الفضائية Spektr-RG ، مما يوفر للمعدات العلمية ميزة من حيث زيادة موثوقية نتائج البحث وإجراء معايرات المعدات في المدار.
كان المهندسون في معهد ماكس بلانك للفيزياء خارج الأرض مسؤولين عن إنشاء وإنتاج تلسكوب الأشعة السينية الألماني ، المسمى eROSITA. كما هو مذكور على الموقع الرسمي لـ Roskosmos ، فإن جهازًا علميًا تم إنشاؤه في ألمانيا سيسمح لأول مرة في التاريخ بمسح السماء المرصعة بالنجوم بأكملها في نطاق الطاقة من 0.5 إلى 10 كيلو فولت. في الوقت نفسه ، يشير الخبراء إلى أن التلسكوب المنتج في ألمانيا "ذو عيون كبيرة" ، ومجال الرؤية الكامل ودقة الزاوية أعلى من التلسكوب الروسي ART-XC. في الوقت نفسه ، يعتبر eROSITA أدنى من التلسكوب الروسي من حيث نطاق الطاقة. هذا هو السبب في أن تلسكوبين الأشعة السينية الموجودين على متن المركبة الفضائية Spektr-RG يكملان بعضهما البعض ويكونان مسؤولين عن حل المشكلات المختلفة.
برنامج الرحلة وأهميته العلمية
يفترض برنامج البحث العلمي أن المركبة الفضائية الجديدة Spektr-RG ستُستخدم في العديد من الملاحظات الفيزيائية الفلكية لمدة 6 أو 5 سنوات وستساعد العلماء في الإجابة على العديد من الأسئلة في مجال الفيزياء الفلكية وعلم الكونيات. لمدة أربع سنوات ، سيعمل المرصد في وضع مسح السماء المرصعة بالنجوم ، والسنوات 2.5 المتبقية - في طريقة المراقبة النقطية للأجسام الفضائية المختلفة في طريقة التثبيت ثلاثي المحاور على أساس التطبيقات الواردة من المجتمع العلمي العالمي. من المخطط مراقبة كل من الأجسام الفضائية الفردية التي تهم العلماء ومناطق مختارة من الكرة السماوية. بما في ذلك في نطاق الطاقة الصلبة للأشعة السينية يصل إلى 30 كيلو فولت ، وذلك بفضل تلسكوب الأشعة السينية الروسي. 100 يوم أخرى (حوالي ثلاثة أشهر) ستأخذ رحلة التلسكوب الفضائي من الأرض إلى نقطة L2 Lagrange وأول اختبار لرصد الأجرام السماوية.
لم يتم إطلاق المركبة الفضائية عن طريق الخطأ إلى مدار عند النقطة L2 على مسافة حوالي 1.5 مليون كيلومتر من الأرض. تعتبر هذه النقطة هي الأنسب لمسح السماء بأكملها. كما يلاحظ الخبراء ، بالدوران حول محوره (يتوافق تقريبًا مع اتجاه الشمس) ، سيكون المرصد الفضائي قادرًا على إجراء مسح كامل للكرة السماوية في غضون ستة أشهر ، بينما لن تكون الشمس في مجال رؤيتها. في غضون أربع سنوات من التشغيل ، سيكون الجهاز العلمي قادرًا على إجراء 8 مسوحات للسماء بأكملها في وقت واحد ، مما سيسمح للعلماء بالحصول على الكثير من المعلومات الفيزيائية الفلكية الجديدة. في الوقت نفسه ، بسبب المناورات التصحيحية ، سيكون من الضروري حل مشكلة معقدة نوعًا ما ، والتي تتمثل في الحفاظ على المركبة الفضائية في المدار عند نقطة معينة.
من المعروف أن جميع البيانات من التلسكوب الروسي ART-XC ستتبع بالكامل لروسيا ، والبيانات من تلسكوب eROSITA مقسمة إلى النصف بين روسيا وألمانيا. بقدر ما قد يبدو الأمر مضحكًا ، فقد تقرر تقسيم السماء إلى قسمين. جميع البيانات الموجودة على نصف السماء لمدة 4 سنوات من البحث ، عندما يقوم التلسكوب بمسح الكون ، ستنتمي إلى روسيا ، وفي النصف الآخر من السماء - إلى ألمانيا. في المستقبل ، ستقرر البلدان نفسها فيما بينها كيفية التخلص من البيانات الواردة ، وكيفية مشاركة المعلومات مع البلدان الأخرى وإلى أي مدى.
تتمثل المهمة الرئيسية لجهاز Spektr-RG في تجميع "خريطة" مفصلة للكون في طيف الأشعة السينية مع نوى المجرات النشطة ومجموعات المجرات الكبيرة. يأمل العلماء أنه في غضون 6 أو 5 سنوات من العمل العلمي النشط للمرصد ، سيساعد البشرية على اكتشاف مئات الآلاف من النجوم ذات الهالة النشطة وعشرات الآلاف من المجرات المكونة للنجوم وحوالي ثلاثة ملايين من الثقوب السوداء الهائلة ، بالإضافة إلى عدد هائل من الكائنات الأخرى ، مما يوسع بشكل كبير من معرفتنا بالكون.سيساعد على فهم عمليات تطوره بشكل أفضل. ومن المتوقع أيضًا أن تساعد المركبة الفضائية الجديدة في البحث عن خصائص البلازما بين النجوم الساخنة. عمل المرصد له أهمية كبيرة لجميع العلوم الدولية.في الواقع ، تتيح المركبة الفضائية الجديدة الحصول على بيانات حول جميع الأجسام الفلكية المعروفة للعلم.
إن الخريطة الواسعة النطاق لكوننا والتي لم يمتلكها العلماء بعد تشبه السفر عبر الزمن ، والتي ستساعد في الإجابة على عدد كبير من الأسئلة. أحد أهم الأسئلة ، التي سيساعد تلسكوب Spectr-RG البشرية في الإجابة عليها ، هو السؤال عن كيفية حدوث تطور عناقيد المجرات خلال فترة وجود الكون بأكمله.
