Kvant-1

KVANT (TsM-E, 37KE, index: 11F37) je druhý modul sovětské orbitální vesmírné stanice Mir . První modul byl připojen k základní jednotce stanice. Na palubě modulu byly přístroje pro astrofyzikální pozorování (rentgenová observatoř), ale i výzkum v oblasti materiálových věd a biologie.

Charakteristika

• Hmotnost: 11 050 kg.
• Délka: 5,8m.
• Maximální průměr: 4,15m.
• Objem (za atmosférického tlaku): 40 m³.

Historie

Modul Kvant byl první experimentální verzí modulů typu 37K s návratovým vozidlem TKS. ( Zásobovací transportní loď ) , původně bylo plánováno její zakotvení na orbitální stanici Saljut - 7 . Vývoj zařízení byl zahájen 19. září 1979 . Řídicí systém modulu byl vyvinut Charkov NPO Elektropribor .

Původně bylo plánováno vytvoření osmi 37K zařízení.

• Jeden experimentální 37KE (využívající jako motor funkční nákladní blok (FGB) z transportní zásobovací lodi , vyvinuté v NPO Mashinostroeniya) pro dokování na stanici Saljut-7.
• Čtyři moduly 37KS pro stanici Mir. Tyto moduly měly být dodány na stanici a ukotveny pomocí nového, lehčího FGB.
• Tři 37KB moduly byly naplánovány k dodání do nákladového prostoru orbitálního orbitálního prostředku Buran pro opakované použití . Tyto moduly mohly zůstat připojeny k Buranu nebo je mohl buranský manipulátor připojit ke stanici Mir nebo Mir-2.

Aparát 37KE dostal název „Kvant“ a byl vybaven přístroji pro astrofyzikální výzkum. Vozidlo využívalo řídicí systém ze stanice Saljut-5B a gyrodynový orientační systém vyvinutý pro orbitální stanici Almaz . Dokončení modulu nestihlo být dokončeno do konce existence orbitální stanice Saljut-7, a tak bylo rozhodnuto o jeho ukotvení na stanici Mir. V té době se však plánovalo, že dráha stanice Mir bude mít sklon 65°, a nosná raketa Proton , plánovaná ke startu Kvantu, nemohla na takovou dráhu dopravit těžký aparát. V lednu 1985 došlo ke změně sklonu oběžné dráhy Miru na 51,6°, což umožnilo dopravit Kvant na stanici raketou Proton. Nicméně, Kvant měl nyní zakotvit v zadním dokovacím přístavu Miru, což vyžadovalo další kabely pro přenos pohonné hmoty z nákladní lodi Progress na stanici. Tím se opět zvýšila vzletová hmotnost Kvantu, což vedlo k nutnosti snížit zásobu paliva na funkční nákladní jednotce. Navzdory tomu byla vzletová hmotnost Kvantu 22,8 tuny, a tak byl Kvant nejtěžším nákladem, jaký kdy byl vypuštěn pomocí nosné rakety Proton (raketoplán nesl maximální náklad 22 753 kg - kosmický dalekohled "Chandra" ).

Spuštění a dokování

"Kvant" a jeho funkční nákladní jednotka (FGB) byla spuštěna 31. března 1987. Během startu byla kosmická loď Sojuz TM-2 již připojena ke stanici. Funkční nákladní blok provedl 2. a 5. dubna hlavní dokovací manévry ke stanici Mir.

První pokus o dokování byl neúspěšný - přibližně ve vzdálenosti 200 m od stanice ztratil dokovací systém Igla směr a modul projel 10 metrů od stanice. Modul Kvant a funkční nákladový blok uletěly 400 km, než byly k jeho návratu použity motory FGB.

Druhý počáteční pokus o dokování byl úspěšně dokončen 9. dubna 1987. Finální tuhé dokování modulu však nevyšlo: před vyrovnáním SU rámů chybělo 35–40 mm. V této konfiguraci nebylo možné korigovat orientaci stanice s rizikem jejího poškození. Pro objasnění situace 11. dubna provedla posádka stanice výstup do vesmíru. Ukázalo se, že konečnému pevnému dokování bránily trosky stanice, které byly vedle dokovacího bloku [1] . Po odstranění trosek byl Kvant konečně připojen ke stanici [2] .

FGB se po odpojení od Kvantu (12. dubna) vrátila na Zemi.

Nástroje

Modul Kvant se skládal ze dvou oddílů vhodných pro posádku a jednoho hardwarového oddílu. Kvantum mělo šest gyrodynů , které bylo možné použít k přeorientování stanice bez použití korekčních trysek, a také obsahovalo některé astronautské systémy podpory života, jako je generátor kyslíku a zařízení k odstranění oxidu uhličitého ze vzduchu stanice. Do Kvantu byla dodána přídavná solární baterie , která byla následně (v červnu 1987) instalována na hlavní modul stanice. Součástí komplexu vědeckého vybavení modulu byla i tzv. astrofyzikální observatoř „X-ray“. Tato observatoř zahrnovala několik přístrojů.

TTM

Teleskop se stínovou maskou (TTM), anglická verze názvu  COMIS / Coded Mask Imaging Spectrometer , je širokoúhlá kamera, která používá kódovací masku jako vstupní aperturu pro určení polohy zdrojů. Teleskop TTM byl vyvinut ve spolupráci s Space Research Laboratory v Utrechtu (Nizozemsko) [3] a School of Physics and Space Research na University of Birmingham (UK). Teleskop TTM byl prvním rentgenovým dalekohledem na světě využívajícím princip kódované apertury pro zobrazování. Zorné pole dalekohledu je 15×15 stupňů, úhlové rozlišení je asi 2 úhlové minuty. Pracovní rozsah dalekohledu je 2-30  keV , energetické rozlišení, určené vlastnostmi polohově citlivého proporcionálního čítače používaného k detekci fotonů, je asi 20 % při energii 6 keV. Detektor byl naplněn směsí xenonu (95 %) a oxidu uhličitého (5 %) při tlaku 1 atm . Pracovní plocha detektoru byla 540 cm2.

HEX

HEXE spektrometr byl vyvinut Ústavem mimozemské fyziky Společnosti. Max Planck . Spektrometr se skládal ze čtyř detektorů NaI (Tl) a CsI (Tl) pracujících na principu "Phoswich" ( angl.  Phoswich detector ). Zorné pole přístroje bylo omezeno kolimátory o rozměrech 1,5×1,5 stupně (šířka v polovině výšky). Každý ze 4 stejných detektorů HEXTE měl efektivní plochu asi 200 centimetrů čtverečních. Rozsah pracovní energie přístroje je 15–200 keV. V tomto spektrálním rozsahu je velmi důležité, aby bylo možné co nejspolehlivěji zohlednit příspěvek instrumentálního pozadí, což bylo provedeno na principu „kyvného“ kolimátoru. Detektory přístroje se nějakou dobu dívaly na zdroj, poté se na několik minut odvrátily o 2,5 stupně a dívaly se na „čisté“ nebe, což ve skutečnosti znamenalo měření přístrojového pozadí detektoru. Olověné , cínové a měděné povlaky byly použity jako pasivní ochrana na bocích a zadní straně nástroje .

Siréna2

Plynový scintilační proporcionální spektrometr vyvinutý v ESA byl navržen tak, aby získal spektra s energetickým rozlišením mnohem vyšším, než je tomu u plynového čítače dalekohledu TTM. Zorné pole přístroje bylo omezeno 3stupňovým kolimátorem. Rozsah pracovní energie je 2–100 keV. Účinná plocha je asi 300 cm2 . Stabilita energetické stupnice byla zajištěna sledováním sady kalibračních emisních čar. Bohužel téměř na samém začátku práce hvězdárny přístroj selhal.

Pulsar X-1

Komplex Pulsar X-1 se skládal ze dvou spektrometrů: Spektr a Ira. Spektrometr Spektr byl komplex 4 identických detektorů (s efektivní plochou 314 cm 2 ) vyrobených z krystalu NaI se záznamovými fotonásobiči, obklopených aktivním antikoincidenčním štítem CsI. Rozsah provozní energie spektrometru je 20–800 keV. Zorné pole bylo omezeno kolimátorem 3×3 stupňů. Spektrometr Ira byl navržen k detekci gama záblesků . Záznamová část byla zcela shodná se spektrometrem Spektr, až na to, že její zorné pole nebylo omezeno kolimátorem.

Glazar

Ultrafialový dalekohled Glazar, vyvinutý v Granit Special Design Bureau (Arménie) ve spolupráci s Byurakan Astrophysical Observatory , byl navržen tak, aby skenoval oblohu na vlnové délce 1600 angstromů za účelem hledání galaxií a kvasarů (kombinace těchto dvou slov se odráží v názvu dalekohledu) s přebytkem v ultrafialovém rozsahu. Objevené předměty pak plánovaly podrobněji studovat další přístroje. Kromě toho se očekávalo, že dalekohled bude měřit ultrafialový tok řady známých zdrojů v naší galaxii i mimo ni.

Dalekohled byl postaven podle Ritchey-Chrétienova schématu a měl zorné pole o průměru 1,3 stupně, úhlové rozlišení asi 20 obloukových sekund. Ohnisková vzdálenost dalekohledu je 1,7 m, průměr hlavního zrcadla je 40 cm. Mikrokanálová deska umístěná v ohniskové rovině dalekohledu posunula obraz z ultrafialového do viditelného rozsahu, kde byl zaznamenán na běžném fotografický film (Kodak 103a-G). Dvě korekční čočky z fluoridu lithného , ​​katoda z jodidu cesia , katodové okénko z jodidu hořečnatého a interferenční filtr fluoridu vápenatého omezily přenos optického systému dalekohledu na široký rozsah vlnových délek 250 angstromů kolem vlnové délky 1640 angstromů. Dalekohled byl namontován na plošině na vnější straně modulu Kvant. Dvojice hvězdných senzorů dalekohledu sloužila k fixaci jeho zorného pole ve dvou osách, další dvojice hvězdných senzorů, skloněných pod úhlem 41 a 45 stupňů vzhledem k optické ose dalekohledu, sloužila k zamezení jeho rotace kolem osy. Pozorování byla provedena, když byla stanice Mir v zemském stínu; délka takových pozorování byla obvykle 20-30 minut. Dalekohled mohl pracovat jak v automatickém režimu, tak v režimu ručního ovládání. Poté, co došla filmová kazeta, ji astronauti pomocí přenosové kamery vyměnili za novou. Každá kazeta obsahovala asi 8 m filmu, což umožnilo více než 150 fotografií. Zkušební pozorování dalekohledu byla provedena v červnu až červenci 1987. Pozorování ukázala, že citlivost dalekohledu byla menší, než se očekávalo, v důsledku čehož nebyly prováděny průzkumy celé oblohy. Hlavním režimem činnosti dalekohledu bylo pozorování shluků hvězd typu OB .

V roce 1990 byl dalekohled doplněn o ultrafialový dalekohled „Glazar-2“ [4] .

Světlana

Modul obsahující nástroje pro biologický výzkum.

Další úpravy

Koncem roku 1987 byly objeveny problémy s dalekohledem TTM. Detektor dalekohledu se čas od času vypnul a začal selhávat generátor vysokého napětí detektoru. Na žádost sovětských, dánských a britských vědců bylo orbitálním týmem rozhodnuto teleskop opravit. Koncem června 1988 byl na stanici dodán náhradní detektor. Ve druhé polovině roku 1988 byl během dvou výstupů do vesmíru orbitálním týmem vyměněn detektor teleskopu TTM za nový. Během první kosmické vycházky astronautů (30. června) nebylo možné detektor vyměnit kvůli obtížnosti demontáže držáků dalekohledu. Druhá vesmírná vycházka, která měla nahradit detektor, byla uskutečněna 20. října 1988. Při tomto výstupu byl poprvé použit skafandr Orlan-DMA .

V lednu 1991 byla na modul Kvant instalována nosná konstrukce, původně určená pro montáž solárních panelů. V červenci 1991, v důsledku čtyř výstupů do vesmíru, posádka stanice nainstalovala nosník Sophora , který byl určen k instalaci přídavného korekčního motoru a také pro přístroje mimo těleso stanice. Pro zlepšení ovladatelnosti orbitální stanice byl v září 1992 na farmu Sofora instalován korekční motor (dodaný nákladní lodí Progress M-14 ). V září 1993 byla na modul Kvant instalována farma Rapana . Práce na instalaci příhradového nosníku byly experimentální s cílem otestovat možné práce na plánované stanici Mir-2. V budoucnu byly na farmě Rapana instalovány různé nástroje. 22. května 1995 byl na Kvant přeinstalován jeden ze solárních panelů modulu Kristall. V květnu 1996 byla na Kvant instalována přídavná solární baterie dodávaná s dokovacím modulem stanice Mir. V červnu 1996 byla farma Rapana rozšířena. V listopadu 1997 byly odstraněny staré solární panely dodávané společnosti Kvant z modulu Kristall a na jejich místo byl instalován nový komplex solárních panelů. V dubnu 1998 byl starý korekční stroj, který byl na farmě Sophora, vyměněn za nový.

Hlavní vědecké výsledky

Mezi nejdůležitější vědecké objevy a úspěchy získané pomocí pozorování na modulu Kvant je třeba poznamenat následující:

• Objev tvrdého rentgenového záření ze supernovy SN 1987A . První a dosud jediné širokopásmové (~1-1000 keV) emisní spektrum supernovy SN1987a [5] .
• Poprvé bylo objeveno tvrdé rentgenové/gama záření z rentgenových nov, sahající do energií nad 200-300 keV, což umožnilo naznačit vliv netepelných procesů na vznik alespoň části záření z přibývajících černých děr [6] [7] .
• Byla získána širokopásmová spektra řady velmi zajímavých rentgenových nov [8] a pulsarů [9] .
• Snímky oblasti středu Galaxie v širokém rozsahu energií [10] .
• Objev řady přibývajících neutronových hvězd a černých děr. Vzhledem k tomu, že přístroje observatoře Roentgen pracovaly jen malý zlomek času, dosáhla rychlost objevů nových přibývajících černých děr a neutronových hvězd jednoho objevu za 3 dny pozorování. Z otevřených zdrojů lze zmínit např. neutronovou hvězdu rotující frekvencí 524 Hz (tato frekvence odpovídá tónu „Do“ druhé oktávy).

Celkově bylo na základě výsledků pozorování přístrojů astrofyzikálního modulu Kvant publikováno více než 100 prací. Ve vědecké literatuře existuje více než 800 prací, které zmiňují výsledky pozorování observatoře Mir-Kvant [11] .

Poznámky

1. ↑ V. Syromjatnikov. Dokování je vždy událost . (neurčitý)
2. ↑ Hardwarové dědictví Mir (nepřístupný odkaz) . Archivováno z originálu 3. srpna 2009. (neurčitý) 
3. ↑ COMIS/TTM na vesmírné  stanici MIR . SRON - Nizozemský institut pro výzkum vesmíru . Staženo 15. dubna 2019. Archivováno z originálu dne 15. dubna 2019.
4. ↑ GLAZAR-2: Širokoúhlá kamera na palubě vesmírné stanice MIR .
5. ↑ Objev tvrdé rentgenové emise ze supernovy 1987A s teoretickými předpověďmi emisního spektra supernov: Očekávaná rentgenová emise ze supernovy 1987A - Monte-Carlo Calculations .
6. ↑ Rentgenová pozorování X-Ray Nova GS:2023+338 .
7. ↑ Detekce tvrdé komponenty ve spektru Vulpecula X-Ray Nova – předběžné výsledky KVANT archivovány 15. dubna 2019 na Wayback Machine .
8. ↑ Pozorování rentgenových nov ve Vela (1993), Ophiuchus (1993) a Perseus (1992) pomocí přístrojů modulu Mir-Kvant .
9. ↑ Fázově rozlišená rentgenová spektra VELA X-1 .
10. ↑ Zobrazení galaktického středového pole Kvantem a Granatem
11. ↑ Kompilace KVANT-RU (MIR/KVANT Observatory) Archivováno 8. července 2017 na Wayback Machine na webu SAO/NASA Astrophysics Data System.

Odkazy

• Teleskop TTM/COMIS (nedostupný odkaz) . Archivováno z originálu 12. listopadu 2004. (neurčitý) 
• Russian Space Web Archivováno 24. dubna 2007 na Wayback Machine
• Encyklopedie Astronautica (nedostupný odkaz) . Archivováno z originálu 15. října 2008. (neurčitý) 
• Mir-Kvant na stránkách Space Flight Center pojmenovaného po Goddard Archivováno 17. října 2020 na Wayback Machine
• Kvant-1 Archivováno 5. května 2008 na Wayback Machine
• DOKOVÁNÍ JE VŽDY UDÁLOST Archivováno 7. listopadu 2014 na Wayback Machine

Viz také

• Seznam kosmických lodí s rentgenovými a gama detektory na palubě

Slovníky a encyklopedie	Britannica (online)