15 ФЕВРАЛЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ КОМИССИЯ РАССМОТРЕЛА ХОД ЛЕТНЫХ ИСПЫТАНИЙ РОССИЙСКОГО СПУТНИКА «СПЕКТР-Р» ДЛЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ АСТРОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В РАДИОДИАПАЗОНЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СПЕКТРА В РАМКАХ МЕЖДУНАРОДНОГО ПРОЕКТА «РАДИОАСТРОН». 10 ЯНВАРЯ ЭТОТ АППАРАТ ЧАСТИЧНО УТРАТИЛ СВЯЗЬ С ЗЕМЛЕЙ: ОН ПО-ПРЕЖНЕМУ ПЕРЕДАЕТ ИНФОРМАЦИЮ ОТ НАУЧНОЙ АППАРАТУРЫ, НО НЕ МОЖЕТ ПРИНИМАТЬ КОМАНДЫ С НАЗЕМНОГО ПУНКТА УПРАВЛЕНИЯ, ЗАДАЮЩИЕ ПЛАН РАБОТЫ ИНСТРУМЕНТОВ.
ЕДИНСТВЕННЫЙ В МИРЕ
Международная орбитальная астрофизическая обсерватория проекта «Радиоастрон» («Спектр-Р») создана АО «НПО Лавочкина» по заказу Федерального космического агентства как головной аппарат из серии космических комплексов «Спектр», построенных на базе модуля «Навигатор». Она предназначена для создания радиоинтерферометра со сверхбольшой базой (размер намного больше диаметра нашей планеты), включающего высокоапогейный искусственный спутник Земли с космическим радиотелескопом (КРТ) на борту, выполняющий совместно с земными радиотелескопами фундаментальные исследования в области астрономии и астрофизики. Основные цели миссии – изучение галактик и квазаров в радиодиапазоне, структуры и динамики районов, непосредственно прилегающих к массивным черным дырам. С помощью комплекта научной аппаратуры (изготовитель – Астрокосмический центр (АКЦ) Физического института Академии наук (ФИАН) имени П. Н. Лебедева) предполагалось изучить черные дыры и нейтронные звезды в нашей Галактике, измерить расстояния и скорости пульсаров и других галактических источников, изучить структуру межзвездной плазмы и эволюцию компактных внегалактических источников, а также определить фундаментальные космологические параметры.
Основной научный инструмент аппарата – КРТ диаметром 10 м с сопутствующим комплексом аппаратуры, обеспечивающий прием слабых радиосигналов от астрономических радиоисточников в диапазонах длин волн 92 см, 18 см, 6 см и 1.35 см, их преобразование в цифровую форму и передачу потока данных на Землю. В проекте с российской стороны (помимо головных предприятий НПО Лавочкина и АКЦ ФИАН) участвовали ОКБ «Марс», ЗАО «Время Ч» и многие другие организации. Зарубежные партнеры предоставили научную аппаратуру: усилитель приемника на длину волны в 92 см был изготовлен в Индии, на 18 см – в Австралии, на 1.35 см – в США. Так как телескоп в процессе своей работы проходит через радиационные пояса, на нем также решено было установить плазменно-магнитный комплекс «Плазма-Ф» для измерения параметров окружающей среды с рекордным разрешением по времени (до 32 мкс) и исследования турбулентности. Космический аппарат массой 3850 км состоит из базового служебного модуля «Навигатор», комплекса бортовой научной аппаратуры, а также блока преобразования интерфейсов. «Спектр-Р» был запущен 18 июля 2011 г. с космодром Байконур ракетой-носителем «Зенит-3SLБФ», выведен на сильно вытянутую эллиптическую орбиту с минимальной высотой около 600 км и максимальной высотой более 338 500 км и начал работу. Гарантийный срок эксплуатации «Спектра-Р», установленный в три года, фактически был превышен в два с половиной раза! За семь с лишним лет активного функционирования обсерватория обеспечила ученых России и многих стран мира огромным массивом данных, на обработку которых уйдет еще немало времени. Эта информация, конечно, далеко не столь красочна и эффектна, как снимки «Хаббла».
Все задачи по исследованию объектов Вселенной, которые требуют изучения в мельчайших деталях (например, ядра галактик, области, близкие к черным дырам), могут решаться только с помощью такой системы. Фактически на протяжении десятков лет, если не полувека, многие вопросы (такие как формирование горячих и быстрых выбросов из центров галактик) оставались без ответа, пока не появился «Радиоастрон».
«Красивые изображения космоса в видимом свете мало кто переплюнет в смысле успешности PR – факт», – прокомментировал это обстоятельство один из руководителей проекта «Радиоастрон», возглавляющий его научную программу, заведующий лабораториями ФИАН и МФТИ, член-корреспондент РАН Юрий Ковалёв. Вместе с тем важность и новизну добытой информации невозможно переоценить при том, что «Радиоастрон» на порядок дешевле американского космического телескопа. Однако уникальность российского аппарата не в этом: совместно с наземными радиотелескопами КРТ «Спектра-Р» образует гигантскую «антенну» размером в сотни тысяч километров – в этом состоит технический смысл проекта. Обсерватория может исследовать космические объекты, такие как ядра очень далеких галактик, с угловым разрешением, достигающим невероятных 10-миллиардных долей угловой секунды! На сегодня этот уникальный космический аппарат является самым точным астрономическим инструментом землян. «Это самый зоркий глаз, построенный за всю историю человечества… Система, которая имеет самое высокое угловое разрешение, когда-либо достигнутое человечеством при исследованиях космоса. С ним нам удалось решить ряд научных задач, которые в принципе были не решаемы ранее. Теперь в данной нише ряд проблем закрыт. Или, наоборот, открыт – тут как считать», – рассказал руководитель проекта. Обсерватория позволила определить истинную яркость квазаров. «До запуска «Радиоастрона»… высказывались утверждения, что ядра квазаров не такие яркие, что мы сможем увидеть… лишь несколько штук на всем небосклоне, потому что они не могут быть ярче определенного теоретического предела, – объяснил ученый. – «Радиоастрон» успешно измерил уже более полутора сотен ядер галактик. Показал, что они в 10–100 раз ярче, чем предел, предсказанный теорией. Это открытие привело к пересмотру природы излучения квазаров». Еще один результат – это решение вопроса о механизме формирования выбросов («джетов») горячей плазмы
«Уменьшение длин волн дает нам выигрыш по двум показателям: угловое разрешение интерферометра увеличивается еще больше, а космические объекты становятся более прозрачными – эффекты рассеяния и поглощения становятся значительно слабее, поэтому мы сможем видеть глубже», – разъяснил Юрий Ковалёв.
из центров галактик. Ранее ученые считали, что это делается при помощи закрутки от вращающейся сверхмассивной черной дыры в центрах галактик. «Построив красивейшее изображение выброса в галактике Персей-А, «Радиоастрон» впервые в истории смог измерить ширину его основания, и джет, скорее всего, формирует закрутка не от центральной черной дыры, а от аккреционного диска вокруг нее», – сообщил Ю.Ю. Ковалёв. Как минимум один результат оказался неожиданным: обсерватория открыла новый эффект рассеяния радиоволн в плазме. «Мы считали, что любой закрытый облаком межзвездной плазмы объект для нас будет выглядеть размытым, как фонарь в тумане. Однако оказывается, что на фоне размытой картинки выявляются мелкие точки. По ним можно определять свойства турбулентности и плотность облака, а затем использовать эту информацию для восстановления испорченного изображения объекта. Этот эффект необходимо учитывать в попытках увидеть тень от центральной черной дыры в нашей Галактике. Этого раньше никто не понимал», – рассказал ученый. «Спектр-Р» поучаствовал и в очередной проверке общей теории относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна. Первые результаты опубликованы в 2018 г. По словам Юрия Ковалёва, «базовый принцип ОТО, так называемый принцип эквивалентности, подтверждается…» Финальные результаты анализа десятков проведенных экспериментов будут опубликованы в 2019 г. Все научные данные собраны, и в настоящее время проводится их обработка. «В зависимости от полученного результата – мы либо продолжим жить в мире общей теории относительности, либо теоретики будут основывать на новых данных свои новые теории», – добавил руководитель программы.
НАПЕРЕГОНКИ С ПРОСТРАНСТВОМ И ВРЕМЕНЕМ
По оценкам ученых, за время своей работы «Спектр-Р» в целом не только выполнил, но и значительно перевыполнил свою научную программу (после успешного преодоления трехлетней отметки было принято решение продлить работу обсерватории до конца 2019 г.), хотя и не все было идеально. «В каких-то вещах мы смогли добиться гораздо большего, чем рассчитывали, что-то стало неожиданным для нас, где-то нам повезло меньше. Например, центр галактики Дева-А мог бы быть более прозрачным. Мы все же надеялись через плазму в центре Девы-А увидеть тень черной дыры. И углового разрешения нам хватало… Перед запуском мы понимали, что должно повезти с точки зрения поглощения излучения. Точнее – его отсутствия. Не повезло. Но, честно говоря, мы и так перевыполнили план и работали далеко за пределами первоначальной научной программы», – поделился Ковалёв. «Спектр-Р» получил сертификат Книги рекордов, по поводу чего руководитель научной программы проекта отметил: «В Книге Гиннесса есть немало записей по тематике, связанной с космосом. Этот конкретный сертификат – про результат научно-технического успеха проекта «Спектр-Р» 2011 г., который подтвержден результатами полетных испытаний, опубликованными в Астрономическом журнале издательства «Наука»… Научные группы сейчас активно обрабатывают данные «Радиоастрона» и готовят научные публикации. В процессе выполнения научной программы поставлено около десятка рекордов, и в свободное от науки время можно будет развлечься подачей заявок на регистрацию их в Книге рекордов». «Радиоастрон» стал в полной мере международным проектом: в нем приняли участие свыше 200 ученых из 20 стран мира, в том числе России, Германии, Испании, Соединенных Штатов, Австралии и Канады. За семь с половиной лет проведены совместные наблюдения с 60 (и более) крупными и крупнейшими наземными радиотелескопами России, Европы, США, ЮАР, Китая, Южной Кореи, Японии. Некоторые итоги работы планируется обсудить на заседании Совета РАН по космосу в марте 2019 г. Реализация столь масштабного проекта, полученные научные результаты и опыт эксплуатации «Спектра-Р» позволили наметить пути дальнейшего совершенствования космических радиотелескопов, в том числе путем перехода в миллиметровый диапазон для улучшения разрешения.
С 10 января 2019 г. специалисты не смогли наладить связь с аппаратом: в рамках командных сеансов со станциями дальней космической связи в Медвежьих Озерах и Уссурийске не включался бортовой передатчик широконаправленных антенн. При этом руководители проекта Николай Кардашёв и Юрий Ковалёв (АКЦ ФИАН) сообщили, что «станции слежения и сбора научной информации проекта в Пущино (Россия) и Грин-Бэнк (США) продолжают детектировать узкополосный сигнал на частоте 8.4 ГГц от высоконаправленной 1.5-метровой антенны «Спектра-Р»… Бортовой аппаратурой происходит захват частоты в рамках т. н. «замкнутой петли» при излучении сигнала на 7.2 ГГц с Земли в сторону спутника, что косвенно свидетельствует о том, что питание на борту спутника есть, обеспечиваются необходимые условия сохранения работоспособности служебной и научной аппаратуры». Частичная потеря связи с аппаратом может быть вызвана как выработкой ресурса подсистем связи, так и иными причинами. В качестве последних, по данным Роскосмоса, рассматриваются жесткие условия работы на орбите. «Мы пока не проводили отдельную работу по анализу этих причин… В целом… будет рассматриваться целая совокупность факторов, обусловленных работой на той орбите, где он пребывает. Дальняя точка его орбиты находится на расстоянии порядка 350 тыс км, почти как Луна», – прокомментировал советник главы Госкорпорации по науке Александр Блошенко. По его оценке, непосредственными причинами потери связи могут быть температурные перепады, радиация или накопление электростатического заряда. Столкновение с «космическим мусором» считается маловероятным. «Если бы он столкнулся с каким-то мусором, думаю, мы бы потеряли аппарат в целом. А сейчас мы все еще наблюдаем его работоспособность», – подчеркнул представитель Роскосмоса. Как уже отмечалось, 15 февраля состоялось заседание Государственной комиссии: обсуждались причины сбоя и программа дальнейших попыток восстановления связи с аппаратом. Одним из докладчиков был академик РАН, директор АКЦ ФИАН Николай Кардашёв. Накануне заседания он поведал, что предложит «продолжить попытки установить связь с космическим аппаратом до конца года, поскольку сам радиотелескоп работает, на орбите он находится довольно высоко и никакой угрозы для Земли не представляет, а ценность его очень высокая…» Он также сообщил: «Программа согласована со всей международной кооперацией, на нас работает 42 зарубежных радиотелескопа, и иностранные партнеры очень заинтересованы в продолжении работы «Спектра-Р», потому что за рубежом ничего похожего нет». По мнению Н. С. Кардашёва, недавние попытки выдать команды на «Спектр-Р» потерпели неудачу из-за солнечных вспышек 3–4 февраля, которые могли повлиять на линию связи. Специалисты предприятия-разработчика не оставляют попыток восстановить канал передачи команд. Они будут продолжаться до тех пор, пока от «Спектра-Р» приходит сигнал. Наличие последнего свидетельствует, что аппарат и его научная аппаратура сохранили функциональность, поэтому надежда на восстановление работы обсерватории в полном объеме сохраняется. Заслушав доклады представителей ракетно-космической отрасли и научного сообщества, комиссия приняла решение продолжить работы по установлению связи со «Спектром-Р» до 15 мая 2019 г. С этой целью космический аппарат передан компанииразработчику – НПО Лавочкина – для работ по программе главного конструктора. После 15 мая пройдет новое заседание Госкомиссии, где и определится дальнейшая судьба космического аппарата.
Несмотря на неприятности со связью, ученые не потеряли интерес к результатам, получаемым орбитальной обсерваторией. 17 февраля АКЦ ФИАН собрал новые заявки на наблюдения космического радиотелескопа за небесными объектами до середины 2020 г.
Источник: журнал "Русский космос"
