Новости

23.03.2014 16:16
Рубрика: Общество

Как была устроена советская космическая обсерватория "Астрон"

23 марта 1983 года состоялся запуск советской космической обсерватории "Астрон". Она стала первой автоматической станцией СССР подобного типа, вместо запланированного года проработала семь лет и сделала массу научных открытий.

В частности, космическим аппаратом были исследованы десятки звезд и галактик, подробно изучался полет кометы Галлеи и была зафиксирована вспышка сверхновой в Большом Магеллановом облаке. Отдавая должное советской космической станции, "РГ" рассказывает, как же она была устроена.

Вернулись к "Венере"

Надо отметить, что в начале 1980-х СССР заметно отставал от США в области астрофизических исследований. Внимание руководства советской космической программы было сосредоточено на Луне, Венере и Марсе, тогда как дальний космос оставался на обочине. Запуск "Астрона" позволил во многом сократить это отставание, сложный космический аппарат по своим параметрам ничем не уступал западным аналогам.

Задачей станции было проведение внеатмосферных астрофизических исследований источников излучения в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах. С Земли проводить такие исследования крайне проблематично из-за атмосферы планеты. Она пропускает лишь небольшой спектр электромагнитных колебаний, а это значит, что ученые не могли получить полной информации о далеких звездах и галактиках.

Разработка "Астрона" началась в конце 1970-х годов. Программа предусматривала вывод на орбиту большого количества полезного груза, в частности, одного из самых крупных в мире космических ультрафиолетовых телескопов "Спика" (массой 369 килограммов) с двумя зеркалами. Чтобы решить эту задачу, за основу "Астрона" взяли космический аппарат (КА) серии "Венера", аналоги которого успешно работали в космосе.

Впрочем, в конструкцию было внесено немало изменений. "Астрону" не был нужен блок баков с топливом, так как он вращался вокруг Земли. Для маневрирования на рабочей орбите были созданы реактивные газовые микродвигателями. Тем не менее, чтобы конструкцию не пришлось сильно переделывать, внешние контуры блока баков "Венеры" были сохранены. Их заменил опорный цилиндр - герметичный отсек, снаружи которого закрепили два контейнера с аппаратурой ультрафиолетового телескопа, рентгеновские спектрометры, солнечные батареи, антенны. Внутри опорного цилиндра размещались регистрирующие и чувствительные узлы телескопа -ультрафиолетовый спектрометр и датчики положения звезд.

Еще одной особенностью "Астрона" было то, что он должен был вращался вокруг Земли на высокой рабочей орбите - почти 200 тысяч километров. Как отмечает научный руководитель Института астрономии РАН академик Александр Боярчук, она позволяла проводить научные измерения на 90 процентов времени вне радиационных поясов Земли и ее тени. Так устранялось влияние на работу научный аппаратуры заряженных частиц и сильного свечения геокороны. Помимо этого из-за особенностей заданной орбиты "Астрон" не был "виден" с территории СССР лишь в течение четырех часов раз в четыре дня.

Око "Астрона"

Основным оборудованием станции был ультрафиолетовый телескоп (УФТ), разработанный в Крымской астрофизической обсерватории АН СССР совместно с Бюраканской астрофизической обсерваторией АН Армянской ССР и Лабораторией космической астрономии в Марселе, отвечавшей за изготовление спектрометра.

Инженерам важно было сделать телескоп максимально легким, сохранив при этом его мощность. Этого удалось добиться благодаря новой технологии обработки поверхности зеркал: при диаметре главного зеркала в 80 сантиметров его толщина составила всего шесть сантиметров. Это вдвое меньше, чем у наземных аналогов.

Еще одна задача - сохранить взаимное расположение зеркал в телескопе в пределах допустимой нормы. По словам Боярчука, проблема заключалась в том, что "Астрон" неравномерно нагревался от Солнца из-за расположения к нему под разными углами во время полета, а значит, отдельные части телескопа могли расширяться слишком сильно. Поэтому оба зеркала телескопа изготовили из ситалла - это стеклокристаллический материал, который помимо прочих преимуществ обладает высокой термической стойкостью. Саму алюминиевую трубу телескопа укрепили стержнями из инвара, сплава никеля и железа, который практически не расширяется под воздействием перепада температур.

Далее встал вопрос, как защитить зеркала от загрязнения - даже микроскопическая пыль, невидимая глазу, способна испортить качество передачи лучей. Для этого в конструкции телескопа использовали материалы, не выделяющие газов. Сборка происходила в специальном помещении, специалисты работали в скафандрах. Трубу телескопа сделали герметичной, закачали в нее чистый азот, который затем выпустили на орбите. Наконец, крышку телескопа открыли только спустя несколько дней после вывода "Астрона" на орбиту, чтобы ее не загрязнило газами, выделяемыми двигателями станции.

Также при конструировании телескопа была учтена необходимость защиты от помех в виде рассеянного света от Солнца, Земли и Луны, который может "затмить" излучение, идущее от исследуемых объектов. Для этого внутри трубы телескопа разместили целую систему отсекателей так называемого паразитного света.

Внутри телескопа был установлен ультрафиолетовый спектрометр. Он имел три входных диафрагмы для исследований трех типов: ярких звезд, слабых по излучению объектов и протяженных космических объектов (кометы, туманности, звездные поля). Для общения с командным центром на Земле была установлена двусторонняя система радиосвязи. По команде "Астрон" разворачивался к исследуемому объекту, после этого спектрометр телескопа начинал измерение выбранного участка спектра излучения. Результаты передавались на наземную станцию, где дешифровывались и обрабатывались. Одним из важнейших открытий, сделанных с помощью УФТ, стало то, что звезды различных классов заметно теряют свою массу.

Рентген на орбите

Второй важной частью исследований было изучение рентгеновского спектра излучений. Для их проведения "Астрон" оснастили рентгеновским телескопом-спектрометром СКР-02М (суммарный вес аппаратуры - 253 килограмма). Он включал в себя два идентичных устройства детектирования и 10 электронных блоков. Устройства детектирования установили на двух герметичных контейнерах, расположенных с двух сторон трубы УФТ. Внутри одного из термоконтейнеров находились электронные блоки СКР-02М, внутри другого - электронные блоки УФТ.

СКР-02М позволял изучать компактные небесные объекты - белых карликов, нейтронных звезд, черных дыр. Возле них есть сильные гравитационные и магнитные поля, имеется высокая плотность излучения. Исследование рентгеновского излучения звезд и ядер галактик позволяет получить сведения о природе явлений и процессов, протекающих в их окрестностях. В частности, "Астрон" изучал такие явления, как источник излучения Tau X-1 в Крабовидной туманности, пульсары Центавр Х-3 и Геркулес Х-1.

Общество Космос РГ-Дайджест РГ-Фото