ART-XC

ART-XC  je rentgenový dalekohled vytvořený Institutem pro výzkum vesmíru Ruské akademie věd a RFNC-VNIIEF [1] ; spolu s německým dalekohledem eROSITA je součástí ruské vesmírné observatoře Spektr-RG . Název je zkratkou pro „Astronomical Rentgen Telescope – X-ray Concentrator“ (z angličtiny . „Astronomical X-ray telescope – X-ray concentrator“). Vědeckým školitelem projektu je doktor fyziky a matematiky. vědy Michail Pavlinskij , IKI RAS [2] .

Popis

Dalekohled pracuje v energetickém rozsahu 6–30 keV (kiloelektronvolt) a má 7 modulů klouzavých rentgenových zrcadel vyrobených Marshall Space Flight Center v USA (zrcadla zkušebního kontrolního a dokončovacího vzorku dalekohledu byla vytvořena v Rusku na speciálně vytvořené výzkumné a výrobní základně RFNC-VNIIEF ) [2] [3] . Citlivost dalekohledu oproti předchozím ruským dalekohledům vzrostla 40krát. Tělo dalekohledu je vyrobeno z  uhlíkových vláken . Dalekohled je 3,5 m vysoký a váží 350 kg . Úhel záběru je 30 minut oblouku. Efektivní vstupní clona je 450 cm 2 (při energii 8 keV ), úhlové rozlišení je 45 úhlových sekund [2] [3] [4] . Dalekohled vznikl během 9 let .

Každá ze sedmi sad dopadajících zrcadel, sestavených podle schématu teleskopu Voltaire typu I ( 28 párů vnořených zrcadlových plášťů na modul) s ohniskovou vzdáleností 2,7 metru , zaostřuje rentgenové záření na polohově citlivý detektor umístěný v jeho ohnisková rovina, chráněná před světlem Rentgenově transparentní beryliové okénko o tloušťce 100 µm . Zrcadla se skládají ze slitiny niklu a kobaltu, jejich pracovní plochy jsou potaženy vrstvou iridia o tloušťce 10 nm pro zvýšení koeficientu odrazu. Délka každého modulu je 58,0 cm , průměr zrcadel je od 4,9 do 14,5 cm . Všechny moduly jsou umístěny paralelně k sobě navzájem, to znamená, že sledují stejnou část oblohy; kromě toho jsou na observatoři Spektr-RG instalovány paralelně s druhým dalekohledem eROSITA podél hlavní osy satelitu a kolmo ke směru ke Slunci. Rotace družice kolem osy směřující ke Slunci s periodou asi 4 hodin umožňuje teleskopům kompletně naskenovat celou nebeskou sféru za půl roku, což je doba průchodu poloviny zemské oběžné dráhy [2] [3 ] [4] .

Každý ze sedmi detektorů se skládá z vysoce kvalitního polovodičového monokrystalu teluridu kadmia o velikosti 30 × 30 × 1 mm (pracovní plocha je kruh o průměru 28,56 mm ) a jedná se o oboustranný páskový (páskový) detektor - DSSD. Monokrystaly byly pěstovány společností Acrorad (Japonsko). Systém elektrod vyvinutý v IKI RAS je umístěn na krystalu tvořícím matici Schottkyho diod o velikosti 48 × 48 pixelů . Elektrody se skládají z rovnoběžných pásů o šířce 520 µm , které jsou od sebe vzdáleny 75 µm ; pásy na horní ( anodické ) straně krystalu jsou kolmé na pásy na spodní ( katodové ) straně. Horní pásy se skládají z vrstev zlata a platiny, spodní pásy se skládají z vrstev hliníku, titanu a zlata (seřazené shora dolů podél osy dalekohledu). Systémy jízdních pruhů na každé straně jsou obklopeny ochranným kruhem. Každý čtvercový pixel má rozměr strany 595 µm , což poskytuje úhlové rozlišení 45 úhlových sekund. Čtení dat z každého detektoru provádí dvojice specializovaných čipů ( ASIC ) VA64TA1, vyvinutých společností Gamma Medica-Ideas (Norsko); oba mikroobvody, detektor, teplotní senzor a Peltierův chladič jsou integrovány do jednoho modulu. Pracovní teplota detektoru je −30 °C , energetické rozlišení je 10 % při energii 14 keV a zpětném předpětí −100 V. Svodový proud celého detektoru je 2...3 nA při +10 °C . Radiační odpor řídicích obvodů detektoru přesahuje 200 krad (2 kGy ). Detektor je osazen v utěsněném pouzdře ze slitiny hořčíku a hliníku, potažené vrstvami mědi ( 1 mm ) a cínu ( 1 mm ), se zabudovaným beryliovým okénkem; Před startem jsou trupy naplněny suchým dusíkem, po startu komunikují s vnějším vakuem. Detekční jednotky jsou rozděleny do dvou elektronických jednotek (čtyři v první a tři ve druhé), které rovněž poskytují nízkonapěťové a vysokonapěťové napájení jednotek detektorů; komunikace elektronických jednotek s palubním počítačem probíhá přes jednotku sériového rozhraní. Analogové generování a převod A/D signálu trvá asi 100 µs , následné digitální zpracování dat elektronikou detektoru trvá 840 µs ; mrtvý čas detektoru po každé registrované události v něm je tedy 940 μs . Detektor může pracovat ve třech režimech spouštění : spouštění při překročení prahové hodnoty z libovolného spodního pásma; totéž z libovolného horního pásma; shodou okolností z horního a dolního pásma. Informace o každé události v detektoru, přenášené v telemetrickém rámci (šest 16bitových slov), zahrnují čas události, číslo spodního pásma s maximálním nábojem, amplitudu signálu v tomto pásmu, amplitudy ve dvou sousední pásy, stejná data pro horní pásma. Čas události se určuje v krocích po 21,33 µs [2] [3] [4] .

Energetická kalibrace detektorů za letu se provádí pomocí radioizotopových zdrojů gama americium-241 ( γ -line 59,5 keV ) a železa-55 ( γ - line 5,9 keV ), namontovaných na pákách, přiváděných k detektorům pomocí krokového motoru [ 4 ] .

Výkon spotřebovaný dalekohledem z palubního zdroje je 300 W. Očekávaný datový tok ze všech 7 detektorů dalekohledu je asi 150 megabajtů/den [2] [3] [4] .

Historie vytvoření

Před ART-XC byly domácí rentgenové dalekohledy instalovány na orbitálních stanicích Saljut-4 (1974), Mir (Kvant, 1987) a Granat (1989), Astron (1983) a Gamma » (1990).

• Projekt rentgenového dalekohledu se objevil v 90. letech 20. století.
• V roce 2007 se do projektu zapojila společnost RFNC-VNIIEF. Poprvé v Rusku specialisté VNIIEF vyvinuli posuvná rentgenová zrcadla a poté navrhli a postavili dalekohled. Celkem vznikly čtyři prototypy dalekohledu. Všechny prošly řadou testů (vibrodynamické, tepelné vakuum, zdroj).
• V prosinci 2016 byl do NPO dodán letový model dalekohledu pojmenovaný po S. A. Lavočkinovi.

Organizace zapojené do stavby dalekohledu

• RFNC-VNIIEF  — vytvoření testovacího systému posuvných zrcadel; návrh a výroba dalekohledu [5] .
• Marshall Space Flight Center  - tvorba zrcadlových modulů.
• Ústav kosmického výzkumu Ruské akademie věd  - vytvoření technologie pro výrobu rentgenové kovové optiky, výroba napájecích zdrojů a polovodičových senzorů na bázi teluridu kadmia (spolu s RFNC-VNIIEF), palubní počítač a paměť, systém tepelné rovnováhy, hvězdicový senzor a také rentgenová kalibrace a seřízení detektorů a zrcadel.
• NPO "Tekhnologiya"  - výroba karoserie z uhlíkových vláken.
• PJSC "Krasnoye Sormovo"  - vytvoření titanových přírub.
• NPO Molniya a RCC Progress  jsou součástí testů dalekohledu.

Viz také

• eROSITA

Poznámky

1. ↑ První ruský rentgenový dalekohled pro hluboký vesmír  // Věda a život . - 2017. - č. 9 . - S. 10-12 . Archivováno z originálu 7. října 2017. (Ruština)
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 Astrofyzikální projekt Spektr-X-ray-Gamma. ART-XC Telescope Archived 7. října 2017 na Wayback Machine . — IKI RAS.
3. ↑ 1 2 3 4 5 ART-XC na SRG Archivováno 13. července 2019 na Wayback Machine . NASA Marshall Space Flight Center
4. ↑ 1 2 3 4 5 Levin V. a kol. ART-XC/SRG: stav vývoje rentgenového detektoru ohniskové roviny  (angl.)  // Proc. SPIE 9144, Vesmírné dalekohledy a přístrojové vybavení 2014: Ultrafialové až gama záření (25. července 2014);. - 2014. - S. 914413. - doi : 10.1117 / 12.2056311 .
5. ↑ Podívejte se na sto tisíc nových galaxií (nepřístupný odkaz) . Udmurtskaja Pravda (23. července 2017). Získáno 17. prosince 2018. Archivováno z originálu 18. prosince 2018. (neurčitý) 

Odkazy

• Astrofyzikální projekt Spektr-X-ray-Gamma. Dalekohled ART-XC