ART-XC

ART-XC  on Venäjän tiedeakatemian avaruustutkimuslaitoksen ja RFNC-VNIIEF:n [1] luoma röntgenteleskooppi ; Saksalaisen eROSITA- teleskoopin ohella se on osa venäläistä avaruusobservatoriota Spektr-RG . Nimi tulee sanoista "Astronomical Roentgen Telescope - X-ray Concentrator" ( englanniksi "Astronomical X-ray Telescope - X-ray Concentrator"). Projektin tieteellinen ohjaaja on fysiikan ja matematiikan tohtori. Tieteet Mikhail Pavlinskiy , IKI RAS [2] .

Kuvaus

Teleskooppi toimii 6-30 keV (kiloelektronivoltti) energia-alueella ja siinä on 7 moduulia liukuvia röntgenpeilejä, jotka on valmistanut Marshall Space Flight Center Yhdysvalloissa (teleskoopin testiohjaus- ja viimeistelynäytteen peilit luotiin Venäjällä erityisesti luodulla RFNC-VNIIEF:n tutkimus- ja tuotantopohjalla [2] [3] . Teleskoopin herkkyys verrattuna aikaisempiin venäläisiin kaukoputkiin on kasvanut 40-kertaiseksi. Teleskoopin runko on valmistettu  hiilikuidusta . Teleskooppi on 3,5 metriä korkea ja painaa 350 kg . Katselukulma on 30 minuutin kaari. Tehokas tuloaukko on 450 cm 2 (energialla 8 keV ), kulmaresoluutio on 45 kaarisekuntia [2] [3] [4] . Teleskooppi luotiin 9 vuodessa .

Jokainen seitsemästä laiduntautumispeilisarjasta, jotka on koottu tyypin I Voltaire-teleskooppikaavion mukaisesti ( 28 paria sisäkkäisiä peilikuoria per moduuli) ja joiden polttoväli on 2,7 metriä , keskittää röntgensäteet paikkaherkkään tunnistimeen, joka sijaitsee sen polttotaso, suojattu valolta röntgensäteilyltä läpinäkyvä beryllium - ikkuna 100 µm paksu . Peilit koostuvat nikkelin ja koboltin seoksesta, niiden työpinnat on päällystetty 10 nm paksulla iridiumkerroksella heijastuskertoimen lisäämiseksi. Jokaisen moduulin pituus on 58,0 cm , peilien halkaisija on 4,9-14,5 cm . Kaikki moduulit sijaitsevat rinnakkain toistensa kanssa, eli ne katsovat samaa osaa taivasta; Lisäksi Spektr-RG- observatoriossa ne on asennettu rinnakkain toisen teleskoopin, eROSITAn , kanssa satelliitin pääakselia pitkin ja kohtisuoraan Auringon suuntaan. Satelliitin pyöriminen aurinkoon suunnatun akselin ympäri noin 4 tunnin ajanjaksolla mahdollistaa kaukoputkien skannauksen kokonaan koko taivaanpallon puolessa vuodessa, jolloin ohitetaan puolet maapallon radasta [2] [3 ] [4] .

Jokainen seitsemästä ilmaisimesta koostuu korkealaatuisesta kadmiumtelluridin puolijohteesta, jonka koko on 30 × 30 × 1 mm (työalue on ympyrä, jonka halkaisija on 28,56 mm ) ja se on kaksipuolinen kaistaleilmaisin. - DSSD. Yksittäisiä kiteitä kasvatti Acrorad (Japani). IKI RAS:ssa kehitetty elektrodijärjestelmä sijaitsee kiteellä muodostaen matriisin Schottky-diodeista , joiden koko on 48 × 48 pikseliä . Elektrodit koostuvat 520 µm leveistä yhdensuuntaisista liuskoista , jotka on sijoitettu 75 µm:n etäisyydelle toisistaan ; kiteen yläpuolen ( anodi ) nauhat ovat kohtisuorassa alapuolen ( katodi ) nauhoihin nähden. Ylänauhat koostuvat kulta- ja platinakerroksista, alemmat alumiini-, titaani- ja kultakerroksista (lueteltu ylhäältä alas teleskoopin akselia pitkin). Kummankin puolen kaistajärjestelmät on ympäröity suojarenkaalla. Jokaisen neliömäisen pikselin sivumitta on 595 µm , mikä tarjoaa 45 kaarisekunnin kulmaresoluution. Jokaisen ilmaisimen datan lukemisen suorittaa Gamma Medica-Ideasin (Norja) kehittämä erikoissiru ( ASIC ) VA64TA1; molemmat mikropiirit, ilmaisin, lämpöanturi ja Peltier-jäähdytin on integroitu yhdeksi moduuliksi. Ilmaisimen käyttölämpötila on -30 °C , energiaresoluutio on 10 % 14 keV :n energialla ja -100 V käänteisellä biasilla. Koko anturin vuotovirta +10 °C:ssa on 2...3 nA . Ilmaisimen ohjauspiirien säteilyvastus ylittää 200 krad (2 kGy ). Ilmaisin on asennettu sinetöityyn koteloon, joka on valmistettu magnesium-alumiiniseoksesta, päällystetty kerroksilla kuparia ( 1 mm ) ja tinaa ( 1 mm ) ja jossa on sisäänrakennettu beryllium-ikkuna; Ennen laukaisua rungot täytetään kuivalla typellä, laukaisun jälkeen ne ovat yhteydessä ulkoiseen tyhjiöön. Ilmaisinyksiköt on jaettu kahteen elektroniikkayksikköön (neljä ensimmäisessä ja kolme toisessa), jotka myös antavat ilmaisinyksiköille pien- ja korkeajännitetehoa; elektroniikkayksiköiden viestintä ajotietokoneen kanssa tapahtuu sarjaliitäntäyksikön kautta. Analoginen generointi ja A/D-signaalin muunnos kestää noin 100 µs , myöhempi digitaalinen tietojenkäsittely ilmaisinelektroniikan toimesta kestää 840 µs ; siis ilmaisimen kuollut aika jokaisen siihen rekisteröidyn tapahtuman jälkeen on 940 μs . Ilmaisin voi toimia kolmessa laukaisutilassa : laukaisu, kun kynnys ylittyy mistä tahansa alemmasta kaistasta; sama mistä tahansa yläkaistasta; sattumalta ylä- ja alakaistalta. Tieto jokaisesta ilmaisimen tapahtumasta, joka lähetetään telemetriakehyksessä (kuusi 16-bittistä sanaa), sisältää tapahtuman ajan, alemman kaistan numeron maksimivarauksella, signaalin amplitudin tällä kaistalla, amplitudit kahdessa. vierekkäiset kaistat, samat tiedot ylemmille kaistoille. Tapahtuma-aika määritetään 21,33 µs :n välein [2] [3] [4] .

Ilmaisimien energiakalibrointi lennon aikana suoritetaan vipuihin asennettujen radioisotooppien gammalähteiden americium-241 ( γ -linja 59,5 keV ) ja rauta-55 ( γ -linja 5,9 keV ) avulla, jotka tuodaan ilmaisimiin askelmoottorilla [4 ] .

Teleskoopin virrankulutus laivan virtalähteestä on 300 W. Odotettu tietovirta kaikista 7 teleskooppiilmaisimesta on noin 150 megatavua/päivä [2] [3] [4] .

Luontihistoria

Ennen ART-XC:tä kotimaiset röntgenteleskoopit asennettiin Salyut-4 (1974), Mir (Kvant, 1987) ja Granat (1989) kiertoradalle, Astron (1983) ja Gamma » (1990).

• Röntgenteleskooppiprojekti ilmestyi 1990-luvulla.
• Vuonna 2007 RFNC-VNIIEF liittyi projektiin. Ensimmäistä kertaa Venäjällä VNIIEF:n asiantuntijat kehittivät liukuvan tyyppisiä röntgenpeilejä ja suunnittelivat ja rakensivat sitten teleskoopin. Kaiken kaikkiaan kaukoputkesta luotiin neljä prototyyppiä. Kaikki ne ovat läpäisseet useita testejä (värähtelydynamiikka, lämpötyhjiö, resurssit).
• Joulukuussa 2016 kaukoputken lentomalli toimitettiin S. A. Lavochkinin nimelle NPO:lle.

Teleskoopin rakentamiseen osallistuvat organisaatiot

• RFNC-VNIIEF  — liukupeilien testijärjestelmän luominen; kaukoputken suunnittelu ja valmistus [5] .
• Marshall Space Flight Center  - peilimoduulien luominen.
• Venäjän tiedeakatemian avaruustutkimusinstituutti  - teknologian luominen röntgenmetallioptiikan valmistukseen, kadmiumtelluridiin perustuvien virtalähteiden ja puolijohdeanturien valmistukseen (yhdessä RFNC-VNIIEF:n kanssa), aluksella tietokone ja muisti, lämpötasapainojärjestelmä, tähtianturi sekä röntgenkalibrointi ja ilmaisimien ja peilien säätö.
• NPO "Tekhnologiya"  - rungon valmistus hiilikuidusta.
• PJSC "Krasnoye Sormovo"  - titaanilaippojen luominen.
• NPO Molniya ja RCC Progress  ovat osa teleskooppitestejä.

Katso myös

• eROSITA

Muistiinpanot

1. ↑ Ensimmäinen venäläinen syväavaruuden röntgenteleskooppi  // Tiede ja elämä . - 2017. - Nro 9 . - S. 10-12 . Arkistoitu alkuperäisestä 7. lokakuuta 2017. (Venäjän kieli)
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 Astrofysikaalinen projekti Spektr-X-ray-Gamma. ART-XC Telescope arkistoitu 7. lokakuuta 2017 Wayback Machinessa . — IKI RAS.
3. ↑ 1 2 3 4 5 ART-XC SRG:ssä Arkistoitu 13. heinäkuuta 2019 Wayback Machinessa . NASA Marshallin avaruuslentokeskus
4. ↑ 1 2 3 4 5 Levin V. et al. ART-XC/SRG: röntgenpolttotason ilmaisimen kehitystilanne  (eng.)  // Proc. SPIE 9144, Space Telescopes and Instrumentation 2014: Ultraviolet to Gamma Ray (25.7.2014);. - 2014. - P. 914413. - doi : 10.1117 / 12.2056311 .
5. ↑ Katso satatuhatta uutta galaksia (pääsemätön linkki) . Udmurtskaja Pravda (23. heinäkuuta 2017). Haettu 17. joulukuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 18. joulukuuta 2018. (määrätön) 

Linkit

• Astrofysikaalinen projekti Spektr-X-ray-Gamma. Teleskooppi ART-XC