设计用于研究神秘暗能量的望远镜使俄罗斯的太空科学希望保持活力

设计用于研究神秘暗能量的望远镜使俄罗斯的太空科学希望保持活力

Spektr-RG的德国调查仪器配有七个X射线望远镜,提高了灵敏度。

©P。Friedrich / Max Planck外星物理研究所
设计用于研究神秘暗能量的望远镜使俄罗斯的太空科学希望保持活力

俄罗斯陷入困境的太空科学计划本月希望获得罕见的胜利。 Spektr-RG是一颗X射线卫星,将于6月21日从哈萨克斯坦发射,旨在绘制可以在整个宇宙中看到的所有估计的100,000个星系团。 该群集包含多达1000个星系和1亿个太阳的质量,是宇宙中受重力约束的最大结构。 对它们进行测量应该能够揭示宇宙的演变和加速其扩张的暗能量的本质。

作为苏联计划推出的一系列雄心勃勃的“伟大的天文台”沿着美国宇航局的哈勃太空望远镜的一部分,Spektr-RG首次提出,成为现金紧张的后苏联俄罗斯削减成本的牺牲品。 但是大约5亿欧元的卫星将携带德国和俄罗斯的X射线望远镜,它在过去的十年中重新出现了一项新的任务:不仅仅是扫描天空中有趣的X射线源,例如巨大的黑洞,在巨大的物质上肆虐,但要绘制足够的星系团来找出是什么让宇宙嘀嗒。 新目标意味着进一步拖延。 德国Garching的马克斯普朗克外星物理研究所(MPE)的团队负责人彼得普雷德尔说:“有许多起伏不定的事情。”他建造了卫星的两个望远镜之一。 “每当我们想到我们走出困境时,就会出现一个新人。”

Spektr-RG诞生于20世纪80年代后期。 Glasnost鼓励苏联研究人员与西方同事合作,对现代最近的超新星SN 1987A的研究证明了X射线能够追踪这些暴力事件。 莫斯科太空研究所(IKI)的拉希德·桑亚耶夫(Rashid Sunyaev)提出了一个X射线天文台,可以在地球大气层上方运行,可以阻挡X射线。 这个6吨重的任务很快就被五架望远镜所吸引,并涉及包括美国在内的12个国家的20个研究所。 但是在苏联解体后,Roscosmos努力将其和平号空间站保持在高处并为不断增长的国际空间站(ISS)做出贡献。 “他们告诉我们宇宙飞船对于俄罗斯来说太大了,太雄心勃勃了,”Sunyaev说道,他现在在Garching的Max Planck天体物理研究所工作。 “它刚刚死了。”

复活始于2003年,计划通过英国制造的全天空X射线监视器和MPE的X射线测量望远镜(称为ROSITA)进行较小的任务,该望远镜已经运往国际空间站,但被挑战者号航天飞机灾难所阻挡。 新的动力是宇宙论。 对20世纪90年代遥远超新星的研究表明,宇宙的膨胀正在加速。 研究人员希望更多地了解暗能量,造成它的神秘力量,以及它是否在空间或时间上变化。 英国剑桥天文学研究所(IoA)的X射线天文学家安德比法比安说,星系团是最好的指标之一“星团是宇宙中最大的物体,是星系形成的顶峰,对宇宙学非常敏感楷模。”

它们在X射线中最为明显,因为星系之间的间隙充满了气体,当星系挤在一起形成一个星团时,气体被加热到数百万度。 最近加入MPE团队的哈佛 - 史密森天体物理学中心的Esra Bulbul表示,通过绘制星团图,Spektr-RG“将研究宇宙结构的演变。”

面临的挑战是提高现有ROSITA望远镜的能力,该望远镜只能获得多达10,000个星系团。 讨论带来了价值9000万欧元的“扩展”eROSITA,由MPE和德国航空航天中心DLR支付。 它是七个相同望远镜的阵列,其原始乐器的有效收集区域是其五倍。 俄罗斯和德国于2007年签署了一项协议,并于2012年启动。

但任务发展并不顺利。 英国的仪器未能获得资金,而是被称为ART-XC的俄罗斯望远镜取代,后者将通过检测稀有的高能X射线来补充eROSITA。 虽然更难收集,但更高能量的光子对于观察银河系中心的超大质量黑洞特别有用,因为它们可以穿透覆盖它们的气体和尘埃云。

事实证明,为eROSITA制作镜子比预期的要困难得多。 因为X射线会穿透传统的平面望远镜,所以它们需要聚焦它们需要圆柱形镜子,这些镜子可以聚集X射线光子,在内表面上进行掠射,低角度反射。 eROSITA的七个示波器中的每一个都包含54个镀金圆柱镜,彼此嵌套,必须精确成形以使光子聚焦。 事实证明,MPE团队必须解雇其主要承包商。 “它几乎杀了我们,”普雷德尔说。

决定将望远镜放置在地球磁场避难所外的月球以外的安静,重力平衡点上,这意味着电子设备必须对太阳辐射进行硬化处理。 德国和俄罗斯电子设备之间的不兼容性推迟了发射,航天器通信系统的问题和发射火箭的变化也是如此。

现在Spektr-RG已经准备就绪,期望很高。 IoA天文学家乔治兰斯伯里(George Lansbury)表示,“它在数字方面具有革命性,将X射线研究纳入”大数据制度“。

对于俄罗斯伟大的天文台计划来说,这也可能是一个罕见的高潮。 以前,只有一个人进入了轨道:2011年的Spektr-R,一个射电天文学任务,达 ,在今年早些时候发生故障后无法恢复。

天文学家可能会长期等待Spektr-RG的继任者:紫外望远镜Spektr-UV和Spektr-M,毫米波射电望远镜。 Spektr-UV已经濒临死亡,最近一次是在2014年俄罗斯吞并乌克兰克里米亚半岛导致乌克兰主要合作伙伴撤离。 该任务现在计划在2025年推出,但是,Sunyaev说,一些合作者,包括一个提供光谱仪的德国团队,已经退出。 他说,Spektr-M接下来还没有完全出资。 与此同时,其他国家发射的对手望远镜可以挖掘俄罗斯使命所要做的科学。

IKI的Spektr-RG首席执行官Mikhail Pavlinsky说:“俄罗斯正在尽可能地利用现有预算。” 他指出,Roscosmos的精简预算,在10年内价值205亿美元,面临着多种需求。 俄罗斯正在为明年推出的欧洲ExoMars火星车建造着陆系统,并且像其他国家一样希望在2021年使用Luna 25登陆机返回月球。对于俄罗斯的天体物理学家,Pavlinksy说,“这意味着进展缓慢。 ”