Vào ngày 13 tháng 7 năm 2019, một cuộc khởi động mang tính bước ngoặt cho ngành du hành vũ trụ quốc gia đã diễn ra từ sân bay vũ trụ Baikonur. Đài quan sát quỹ đạo độc đáo “Spektr-RG” khởi hành để cày xới những khoảng không gian rộng lớn vô tận, chuyến bay của nó đã diễn ra được gần năm ngày. Kính viễn vọng độc đáo được phóng lên vũ trụ bằng tên lửa tàu sân bay hạng nặng của Nga "Proton-M" với tầng trên là DM-03. Hai giờ sau khi phóng, đài quan sát quỹ đạo Spektor-RG đã tách thành công khỏi tầng trên. Dự kiến, kính viễn vọng tia X mới sẽ chiếm vùng lân cận của điểm Lagrange L2 sau khoảng 100 ngày bay, sau đó nó sẽ có thể bắt đầu quan sát Vũ trụ.
Cần lưu ý rằng "Spectrum-RG" đã là bộ máy khoa học thứ hai của loạt "Spectrum". Tàu vũ trụ Spektr-R (Radioastron) đầu tiên của Nga được phóng thành công lên quỹ đạo vào ngày 18/7/2011, vòng đời của nó kết thúc vào tháng 1/2019. Tàu vũ trụ thứ ba và thứ tư của loạt Spectrum hiện đang được phát triển. Đây là kính thiên văn vũ trụ mới Spektr-UF (Ultraviolet) và Spektr-M (Millimetron), đang được phát triển bởi Roskosmos với sự hợp tác chặt chẽ của các quốc gia khác. Việc ra mắt hai kính thiên văn này sẽ diễn ra không sớm hơn năm 2025, trong khi cộng đồng khoa học quốc tế đặt nhiều hy vọng vào chúng, vì cả hai dự án đều là duy nhất, mở ra những khả năng mới cho việc nghiên cứu không gian. Các thiết bị này được kỳ vọng sẽ giúp trả lời nhiều câu hỏi trong vật lý thiên văn và vũ trụ học.
Dự án "Spectrum-RG"
Hơn 30 năm đã trôi qua từ khi lên ý tưởng đến khi triển khai dự án. Khái niệm về một tàu vũ trụ khoa học mới được phát triển vào năm 1987. Các đại diện của Liên Xô, Đông Đức, Phần Lan, Ý và Anh đã cùng nhau hợp tác để tạo ra một đài quan sát vật lý thiên văn. Thiết kế của thiết bị được bắt đầu vào năm 1988. Quá trình này được giao cho các kỹ sư của Hiệp hội Sản xuất và Khoa học Lavochkin, và Viện Nghiên cứu Vũ trụ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô tham gia điều phối công việc trong dự án.
Sự sụp đổ sau đó của Liên Xô, các vấn đề kinh tế và công nghiệp vào cuối những năm 1980 và đầu những năm 1990, và tình trạng thiếu kinh phí liên tục của công việc đã làm trì hoãn nghiêm trọng việc chuẩn bị đài quan sát Spektr-RG. Dự án bị đình trệ, khi nguồn vốn xuất hiện thì khó khăn mới xuất hiện. Trong thời gian này, việc đổ đầy và thành phần của thiết bị của thiết bị đã được cập nhật hoàn toàn nhiều lần, các công nghệ, như bạn đã biết, không đứng yên. Thành phần của những người tham gia dự án cũng thay đổi, cuối cùng, ngoài Nga, Đức vẫn tham gia dự án. Thỏa thuận giữa Cơ quan Vũ trụ Liên bang do Roscosmos đại diện và Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức (DLR) đã được ký kết vào năm 2009 trong khuôn khổ Viện Hàng không và Không gian Quốc tế MAKS-2009. Cơ cấu các nhiệm vụ khoa học do bộ máy giải quyết cũng thay đổi, do một số nhiệm vụ trong số đó không còn được các nhà nghiên cứu quan tâm. Kết quả là, sự xuất hiện cuối cùng của tàu vũ trụ dưới dạng nó được phóng vào không gian chỉ được hình thành cách đây vài năm, và quá trình phối hợp của nó cũng mất một thời gian. Đồng thời, các đối tác Đức của chúng tôi cũng gặp khó khăn trong quá trình sản xuất thiết bị.
Ở dạng hoàn chỉnh, đài quan sát vật lý thiên văn quỹ đạo mới "Spectrum-RG" ("Spectrum-Rengten-Gamma") nhằm biên soạn một bản đồ hoàn chỉnh của Vũ trụ trong dải tia X của quang phổ. Cần lưu ý rằng đây là kính thiên văn đầu tiên trong lịch sử Nga (có tính đến thời kỳ Liên Xô) được trang bị quang học tới xiên. Trong ít nhất 5 năm tới, đài thiên văn Spektr-RG sẽ trở thành dự án thiên văn tia X duy nhất trên thế giới. Như đã nói ở Roskosmos, việc khảo sát toàn bộ bầu trời bằng đài quan sát quỹ đạo hiện đại "Spektr-RG" sẽ là một bước tiến mới trong thiên văn học tia X, vốn bắt đầu phát triển tích cực cách đây 55 năm.
Các vai trò trong dự án Spektr-RG được phân chia như sau. Vệ tinh (nền tảng Navigator) là sự phát triển của Nga, bệ phóng từ Baikonur là của Nga (tên lửa Proton-M), kính thiên văn chính là eROSITA của Đức, kính viễn vọng bổ sung, đi kèm là ART-XC của Nga. Cả hai kính thiên văn gương, hoạt động trên nguyên tắc quang học tia X tới xiên, là những phát triển độc đáo được thiết kế để bổ sung cho nhau, cung cấp cho đài quan sát khả năng quan sát toàn bộ bầu trời đầy sao với độ nhạy kỷ lục chưa từng được sử dụng trước đây.
Đài quan sát quỹ đạo "Spektr-RG"
Kính viễn vọng tia X độc đáo, được phóng vào ngày 13 tháng 7, bao gồm một số đơn vị chính. Đài quan sát quỹ đạo Spektr-RG bao gồm một mô-đun cơ bản của các hệ thống dịch vụ, việc phát triển chúng là trách nhiệm của các kỹ sư của NPO Nga. Lavochkin. Mô-đun này được phát triển bởi họ trên cơ sở của mô-đun dịch vụ đa năng "Bộ điều hướng", đã được hiển thị thành công trong một số chương trình không gian. Ngoài mô-đun cơ bản, đài quan sát quỹ đạo bao gồm một tổ hợp thiết bị khoa học, cơ sở của tổ hợp được tạo thành từ hai kính thiên văn tia X. Theo trang web chính thức của công ty Roscosmos, tổng khối lượng của tàu vũ trụ Spektr-RG nạp nhiên liệu là 2712,5 kg, trọng tải là 1210 kg, công suất điện của đài quan sát là 1805 W, tốc độ truyền dữ liệu (thông tin khoa học) là 512 Kbit / s, thời gian hoạt động khoa học tích cực - 6, 5 năm.
Thiết bị chính của đài quan sát quỹ đạo, hiện đang đi đến điểm Lagrange L2, là kính thiên văn gương tia X độc đáo do các nhà thiết kế đến từ Đức và Nga tạo ra. Cả hai kính thiên văn đều hoạt động dựa trên nguyên tắc quang học tia X tới xiên. Như đã lưu ý trong Roskosmos, các photon tia X có năng lượng rất cao. Để bật ra khỏi một bề mặt hạt, các photon phải đập vào nó ở một góc rất nhỏ. Vì lý do này, các gương tia X được sử dụng trong kính thiên văn của đài quan sát quỹ đạo Spektr-RG được làm dài đặc biệt, và để tăng số lượng photon đã đăng ký, các gương được lắp vào nhau, tạo ra một hệ thống bao gồm một số vỏ. Cả kính thiên văn tia X của Đức và Nga đều được cho là bao gồm bảy mô-đun với máy dò tia X.
Để tạo ra và sản xuất kính viễn vọng tia X của Nga, đã nhận được chỉ định ART-XC, các kỹ sư của Viện Nghiên cứu Không gian thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga, người đã hợp tác chặt chẽ với Trung tâm Hạt nhân Liên bang Nga đặt tại Sarov, đã chịu trách nhiệm. Kính thiên văn tia X ART-XC do các nhà khoa học Nga tạo ra mở rộng khả năng và phạm vi năng lượng hoạt động của kính thiên văn eROSITA lắp ráp của Đức hướng tới năng lượng cao hơn (lên đến 30 keV). Phạm vi năng lượng của hai kính thiên văn tia X được lắp đặt trên tàu vũ trụ Spektr-RG trùng nhau, mang lại lợi thế cho thiết bị khoa học về việc tăng độ tin cậy của kết quả nghiên cứu và thực hiện hiệu chuẩn thiết bị trên quỹ đạo.
Các kỹ sư tại Viện Vật lý Ngoài Trái đất Max Planck chịu trách nhiệm chế tạo và sản xuất kính viễn vọng tia X của Đức, được gọi là eROSITA. Theo ghi nhận trên trang web chính thức của Roskosmos, một thiết bị khoa học được tạo ra ở Đức sẽ cho phép lần đầu tiên trong lịch sử khảo sát toàn bộ bầu trời đầy sao trong dải năng lượng từ 0,5 đến 10 keV. Đồng thời, các chuyên gia lưu ý rằng kính thiên văn được sản xuất tại Đức "mắt to" hơn, trường nhìn đầy đủ và độ phân giải góc của nó cao hơn so với kính thiên văn ART-XC của Nga. Đồng thời, eROSITA thua kém kính thiên văn Nga về phạm vi năng lượng. Đó là lý do tại sao hai kính viễn vọng tia X trên tàu vũ trụ Spektr-RG bổ sung cho nhau và chịu trách nhiệm giải quyết các vấn đề khác nhau.
Chương trình bay và ý nghĩa khoa học
Chương trình nghiên cứu khoa học giả định rằng tàu vũ trụ Spektr-RG mới sẽ được sử dụng cho các quan sát vật lý thiên văn khác nhau trong 6, 5 năm và sẽ giúp các nhà khoa học trả lời nhiều câu hỏi từ lĩnh vực vật lý thiên văn và vũ trụ học. Trong 4 năm đài thiên văn sẽ hoạt động ở chế độ quét bầu trời đầy sao, 2,5 năm còn lại - ở chế độ quan sát điểm của các vật thể không gian khác nhau ở chế độ ổn định ba trục trên cơ sở các ứng dụng nhận được từ cộng đồng khoa học thế giới. Nó được lên kế hoạch để quan sát cả các đối tượng không gian riêng lẻ mà các nhà khoa học quan tâm và các khu vực được chọn của thiên cầu. Bao gồm trong phạm vi tia X năng lượng cứng lên đến 30 keV, nhờ kính viễn vọng tia X của Nga. 100 ngày nữa (khoảng ba tháng) sẽ thực hiện chuyến bay của kính viễn vọng không gian từ Trái đất đến điểm Lagrange L2 và các quan sát thử nghiệm đầu tiên về các thiên thể.
Phi thuyền không vô tình được phóng lên quỹ đạo tại điểm L2 ở khoảng cách 1,5 triệu km so với Trái đất. Điểm này được coi là thích hợp nhất để khảo sát toàn bộ bầu trời. Như các chuyên gia lưu ý, quay quanh trục của nó (gần tương ứng với hướng của Mặt trời), đài quan sát vũ trụ sẽ có thể thực hiện một cuộc khảo sát hoàn chỉnh về thiên cầu trong sáu tháng, trong khi Mặt trời sẽ không nằm trong trường quan sát của nó.. Trong 4 năm hoạt động, bộ máy khoa học sẽ có thể thực hiện 8 cuộc khảo sát toàn bộ bầu trời cùng một lúc, điều này cho phép các nhà khoa học thu được nhiều thông tin vật lý thiên văn mới. Đồng thời, do các thao tác điều chỉnh, cần phải giải quyết một vấn đề khá phức tạp, bao gồm việc duy trì tàu vũ trụ trên quỹ đạo tại một điểm nhất định.
Được biết, tất cả dữ liệu từ kính thiên văn ART-XC của Nga sẽ hoàn toàn thuộc về Nga, và dữ liệu từ kính thiên văn eROSITA được chia đôi giữa Nga và Đức. Nghe có vẻ buồn cười, người ta quyết định chia bầu trời thành hai phần. Tất cả dữ liệu về một nửa bầu trời trong 4 năm nghiên cứu, khi kính viễn vọng sẽ quét Vũ trụ, sẽ thuộc về Nga, và ở nửa còn lại của bầu trời - thuộc về Đức. Trong tương lai, các quốc gia sẽ tự quyết định cách xử lý dữ liệu nhận được, chia sẻ thông tin với các quốc gia khác như thế nào và ở mức độ nào.
Nhiệm vụ chính của bộ máy Spektr-RG là biên soạn một "bản đồ" chi tiết của Vũ trụ trong quang phổ tia X với hạt nhân của các thiên hà đang hoạt động và các cụm thiên hà lớn. Các nhà khoa học hy vọng rằng trong 6, 5 năm hoạt động khoa học tích cực của đài thiên văn này sẽ giúp nhân loại khám phá hàng trăm nghìn ngôi sao có hào quang đang hoạt động, hàng chục nghìn thiên hà hình thành sao và khoảng ba triệu lỗ đen siêu lớn, cũng như một số lượng lớn các vật thể khác, mở rộng đáng kể kiến thức của chúng ta về Vũ trụ. sẽ giúp hiểu rõ hơn về các quá trình tiến hóa của nó. Người ta cũng mong đợi rằng tàu vũ trụ mới sẽ giúp nghiên cứu các đặc tính của plasma nóng giữa các vì sao. Công việc của đài thiên văn được giới khoa học quốc tế hết sức quan tâm. Trên thực tế, tàu vũ trụ mới có thể thu thập dữ liệu về tất cả các đối tượng thiên văn mà khoa học biết đến.
Một bản đồ quy mô lớn về vũ trụ của chúng ta mà các nhà khoa học chưa có giống như du hành thời gian, sẽ giúp trả lời một số lượng lớn các câu hỏi. Một trong những câu hỏi quan trọng nhất mà kính thiên văn Spectr-RG sẽ giúp nhân loại trả lời, là câu hỏi về sự tiến hóa của các cụm thiên hà đã diễn ra như thế nào trong toàn bộ sự tồn tại của Vũ trụ chúng ta.
