ART-XC — рентгеновский телескоп, созданный Институтом космических исследований РАН и РФЯЦ-ВНИИЭФ; наряду с немецким телескопом eROSITA является частью российской космической обсерватории «Спектр-РГ». Название расшифровывается как «Astronomical Roentgen Telescope — X-ray Concentrator» (с англ. «Астрономический рентгеновский телескоп — концентратор рентгеновских лучей»). Научный руководитель проекта — доктор физ.-мат. наук Михаил Павлинский, ИКИ РАНАстрофизический проект Спектр-Рентген-Гамма. Телескоп ART-XC . — ИКИ РАН..
Описание Телескоп работает в диапазоне энергий (килоэлектронвольт) и имеет 7 модулей рентгеновских зеркал скользящего типа, изготовленных центром космических полетов имени Маршалла в США (зеркала тестового контрольно-доводочного образца телескопа созданы в России на специально созданной научно-производственной базе РФЯЦ-ВНИИЭФ)ART-XC on SRG . NASA Marshall Space Flight Center. Чувствительность телескопа по сравнению с прошлыми российскими телескопами повысилась в 40 раз. Корпус телескопа изготовлен из углепластика. Высота телескопа составляет , масса . Угол зрения равен дуги. Эффективная входная апертура составляет (при энергии ), угловое разрешение 45 секунд дуги. Телескоп создавался в течение .
Каждый из семи комплектов зеркал скользящего падения, собранных по схеме телескопа Вольтера (по вложенных зеркальных оболочек в модуле) с фокальной длиной , фокусирует рентгеновское излучение на находящийся в его фокальной плоскости позиционно-чувствительный детектор, защищённый от света рентгенопрозрачным бериллиевым окном толщиной . Зеркала состоят из сплава никеля и кобальта, их рабочие поверхности покрыты слоем иридия толщиной для увеличения коэффициента отражения. Длина каждого модуля составляет , диаметр зеркал от 4,9 до . Все модули расположены параллельно друг другу, то есть просматривают один и тот же участок неба; кроме того, на обсерватории «Спектр-РГ» они установлены параллельно второму телескопу, eROSITA, вдоль главной оси спутника и перпендикулярно направлению на Солнце. Вращение спутника вокруг оси, направленной на Солнце, с периодом около 4 часов позволяет телескопам за полгода, время прохождения половины земной орбиты, полностью отсканировать всю небесную сферу.
Каждый из семи детекторов состоит из высококачественного полупроводникового монокристалла теллурида кадмия размером (рабочая область — круг диаметром ) и представляет собой двусторонний стриповый (полосковый) детектор — DSSD. Монокристаллы выращены фирмой Acrorad (Япония). На кристалле размещена разработанная в ИКИ РАН система электродов, образующая матрицу диодов Шоттки размером . Электроды состоят из параллельных полос шириной с промежутками в ; полосы на верхней (анодной) стороне кристалла перпендикулярны полосам на нижней (катодной) стороне. Верхние полосы состоят из слоёв золота и платины, нижние — из слоёв алюминия, титана и золота (перечислены в направлении сверху вниз вдоль оси телескопа). Системы полос на каждой стороне окружены охранным кольцом. Каждый квадратный пиксель имеет размеры стороны , что обеспечивает угловое разрешение дуги. Считывание данных с каждого детектора выполняется парой специализированных микросхем (ASIC) VA64TA1, разработанных фирмой Gamma Medica-Ideas (Норвегия); обе микросхемы, детектор, термодатчик и охладитель Пельтье интегрированы в единый модуль. Рабочая температура детектора , энергетическое разрешение составляет 10 % при энергии и обратном смещении . Ток утечки всего детектора составляет при . Радиационная стойкость управляющих микросхем детектора превышает (2 кГр). Детектор смонтирован в герметичном корпусе из магний-алюминиевого сплава, покрытом слоями меди () и олова (), с вмонтированным бериллиевым окном; до запуска корпуса́ заполнены сухим азотом, после запуска сообщаются с внешним вакуумом. Детекторные блоки распределены по двум блокам электроники (четыре в первом и три во втором), которые также обеспечивают низковольтное и высоковольтное питание детекторных блоков; связь блоков электроники с бортовым компьютером осуществляется через блок последовательного интерфейса. Аналоговое формирование и аналого-цифровое преобразование сигнала занимает около , последующая цифровая обработка данных электроникой детектора требует ; таким образом, мёртвое время детектора после каждого зарегистрированного события в нём составляет . Детектор может работать в трёх триггерных режимах: срабатывание по превышению порога от какой-либо нижней полосы; то же от какой-либо верхней полосы; по совпадению от верхних и нижних полос. Информация о каждом событии в детекторе, передаваемая в кадре телеметрии (шесть 16-битных слов), включает время события, номер нижней полосы с максимальным зарядом, амплитуду сигнала на этой полосе, амплитуды на двух смежных полосах, те же данные для верхних полос. Время события определяется с шагом .
Энергетическая калибровка детекторов в полёте выполняется с помощью радиоизотопных гамма-источников америций-241 (-линия ) и железо-55 (-линия ), смонтированных на рычагах, подводимых к детекторам с помощью шагового двигателя.
Мощность, потребляемая телескопом от бортовой электросети, составляет 300 Вт. Ожидаемый поток данных от всех 7 детекторов телескопа составляет около 150 мегабайт/сутки.
История создания
До ART-XC отечественные рентгеновские телескопы стояли на орбитальных станциях «Салют-4» (1974), «Мир» (модуль «Квант», 1987) и «Гранат» (1989), астрофизических станциях «Астрон» (1983) и «Гамма» (1990).
Проект рентгеновского телескопа появился еще в 1990-х гг. В 2007 году к проекту подключился РФЯЦ-ВНИИЭФ. Специалистами ВНИИЭФ сначала впервые в России были разработаны рентгеновские зеркала скользящего типа, а затем сконструирован и построен телескоп. Всего было создано четыре опытных образца телескопа. Все они прошли ряд испытаний (вибродинамические, тепловакуумные, ресурсные). В декабре 2016 года лётный образец телескопа был поставлен в НПО имени С. А. Лавочкина.
Организации, занятые в создании телескопа РФЯЦ-ВНИИЭФ — создание тестовой системы зеркал скользящего типа; конструирование и изготовление телескопа. Центр космических полетов имени Маршалла — создание зеркальных модулей. Институт космических исследований РАН — создание технологии изготовления рентгеновской металлооптики, изготовление блоков питания и полупроводниковых датчиков на теллуриде кадмия (совместно с РФЯЦ-ВНИИЭФ), бортового компьютера и памяти, системы теплового баланса, звёздного сенсора, а также рентгеновская калибровка и настройка детекторов и зеркал. НПО «Технология» — изготовление корпуса из углепластика. ПАО «Красное Сормово» — создание титановых фланцев. НПО «Молния» и РКЦ «Прогресс» — часть испытаний телескопа.
См. также eROSITA
Примечания
Ссылки Астрофизический проект Спектр-Рентген-Гамма. Телескоп ART-XC
Категория:1999 год в космонавтике Категория:Космические телескопы России Категория:Рентгеновские телескопы Категория:Гамма-телескопы Категория:Общество Макса Планка Категория:Совместные проекты Роскосмоса и ЕКА