Бывший Арзамас-16 (сегодня — Саров), колыбель первой атомной бомбы и он же — Федеральный ядерный центр РФ вновь удивил: ученые Сарова создали рентгеновский супертелескоп ART-XC. Он войдет в состав Международной астрофизической обсерватории «Спектр-Рентген -Гамма». Эта обсерватория включает в себя сразу два телескопа. Помимо изделия саровских ученых в состав обсерватории входит и телескоп из Германии с оптикой косого падения eRosita.
Международная астрофизическая обсерватория «Спектр-Рентген-Гамма» должна была подняться в небо еще в 2013 году. Но помешали технические сложности: долго решался вопрос с ракетоносителем. В итоге отказались от помощи Украины. Лед, наконец, тронулся. Обсерватория готовится к запуску в космос.
Проект „Спектр-РГ“ российские ученые начали обсуждать с иностранными партнерами еще в марте 2005 года. Окончательный облик обсерватория приобрела осенью 2008 года, тогда же было выбрано окончательно и положение аппарата — в точке Лагранжа L2 системы Солнце-Земля и зафиксирован приборный состав — два рентгеновских телескопа. Потом было подписано Соглашение между Роскосмосом и германским аэрокосмическим агентством DLR. Основой обсерватории будет платформа „Навигатор“, разработанная в НПО имени Лавочкина».
«Над этим мегапроектом 21 века работали не только учёные ВНИИ экспериментальной физики из Сарова, но и сотрудники Института космических исследований РАН, НПО имени С.А. Лавочкина (Химки), а также ученые (уже упомянутого) Института Макса Планка (Гаршинг), Института астрофизики (Потсдам), — рассказал заместитель директора Института космических исследований РАН, доктор физико-математических наук Михаил Павлинский. — „Спектр-Рентген-Гамма“ впервые сделает полный обзор всего неба с рекордной чувствительностью, угловым и энергетическим разрешением в жёстком диапазоне энергий. Будет открыто около 3 миллионов новых ядер активных галактик и до 100 тысяч новых скоплений галактик. Обсерватория сможет зарегистрировать все существующие во Вселенной крупные скопления галактик».
Обсерваторию планируется вывести в точку Лагранжа L2 в системе «Солнце — Земля» на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли. Оптимальная дата запуска космического аппарата приходится на 25 сентября 2017 года. Перелёт в точку Лагранжа должен занять 100 суток. Программа работы обсерватории рассчитана на 7 лет, из которых первые 4 года займет обзор всего неба. Остальные 3 года планируется выборочное наблюдение на небе.
Обсерваторию намереваются вывести в космос при помощи тяжёлой ракеты-носителя «Протон». Но рассматриваются и другие варианты.
«Проектом предусматривается создание орбитальной астрофизической рентгеновской обсерватории с расширенным в сторону жёстких энергий энергетическим диапазоном, — рассказывает доктор технических наук Дмитрий Литвин. — В течение семилетнего рабочего цикла будет создана карта рентгеновских источников. При этом ожидается открытие нескольких тысяч внегалактических источников. Будут проведены детальные рентгеновские исследования галактических и внегалактических объектов. В результате ожидается существенное расширение экспериментальных данных об эволюции Вселенной, в частности, по широко обсуждаемой проблеме „темной“ материи».
Зеркальная фокусирующая оптика с требуемым уровнем углового разрешения в столь жестком спектральном диапазоне в России создается впервые. В мире такой технологией обладает только NASA. Для обеспечения требуемой отражательной способности поверхность должна быть практически идеальной, так как допустимый размер микронеровностей не должен превышать размер атома. Речь нужно вести уже не о нано, а о субнано-технологии.
Кстати, на начальном этапе велись переговоры о более широком представительстве в проекте с Европейским космическим агентством, а также Центром космических исследований Великобритании. И предусматривалась постановка рентгеновского монитора всего неба, для фиксации появления интенсивных источников в реальном времени, а также спектрометра рентгеновского излучения со сверхвысоким разрешением. По разным причинам ряд приборов в проект не вошел. Германский рентгеновский зеркальный телескоп eROSITA будет использоваться в спектральном диапазоне 0.5−10 кэВ. Относительно небольшая энергия квантов облегчает изготовление зеркальной оптики и позволяет использовать хорошо отработанные кремниевые спектрометры. Соответственно, можно ожидать высокого углового разрешения при достаточной эффективности регистрации и спектральном разрешении. Телескоп позволит расширить и уточнить данные наблюдений предыдущих проектов.
Российский рентгеновский зеркальный телескоп ART-XC рассчитан на энергии квантов 6−30 кэВ. Освоение более жесткого спектрального диапазона российского телескопа усложняет производство оптики и регистрирующей части, но представляет особый интерес в силу ряда причин: повышенная проникающая способность, возможность наблюдать далекие области космоса и заглянуть внутрь сильно поглощающих систем. соответствие спектру излучения наиболее горячих областей Вселенной.
Помимо поисков „темной энергии“ „Спектр-РГ“ будет изучать нейтронные и сверхновые звезды, гамма-всплески. Полученные данные должны помочь ученым в исследовании загадочной „темной“ энергии. C пониманием природы этого явления станет возможным доказательство существования пятого измерения: привычный мир содержит три пространственных и одно временное измерение.
Анализ сконцентрированных рентгеновских лучей даст ученым информацию о физических процессах и геометрии их источников, которыми могут быть коронально активные звезды, рентгеновские двойные, белые карлики, остатки вспышек сверхновых.
«Внутри черных дыр могут существовать формы жизни, в том числе в виде высокоразвитых цивилизаций, которые в силу разных причин не хотят раскрывать свое местоположение перед „братьями по разуму“, — считает сотрудник Института ядерных исследований РАН Вячеслав Докучаев. — Но проблема заключается в том, что обнаружить эти формы жизни не позволяет так называемый горизонт событий — первичная область черных дыр, где время и пространство сливаются воедино.
По утверждениям ученых-астрофизиков, в Млечном Пути может содержаться около двух миллиардов планет. Такая оценка была сделана по итогам анализа данных, собранных телескопом „Кеплер“».
И сегодня учёные говорят о третьей революции в астрономии и астрофизике. Космическая эра произвела вторую революцию в астрономии и астрофизике после первой — изобретения оптического телескопа Галилео Галилеем в 16 веке. Ученые из Сарова подготовили третью революцию.
Заметим, что работы по созданию супертелескопа начинались трижды, и трижды технологии не позволяли продвинуться вперед. И только во ВНИИ экспериментальной физики в Сарове эта технология была освоена. Орбитальная обсерватория будет производить полный обзор всего неба с рекордными чувствительностью, угловым и энергетическим разрешением. Одним из центральных приборов, с помощью которых будут решаться научные задачи, поставленные перед «Спектр РГ», и будет телескоп, способный вычленять и анализировать слабые рентгеновские сигналы из высокого фонового излучения. Для достижения этой цели были разработаны уникальные концентраторы рентгеновских лучей, основу которых составляет поликапиллярная оптика, изобретенная профессором М. Кумаховым в Институте рентгеновской оптики.
И рентгеновский телескоп, и рентгеновские зеркала отличаются тем, что позволяют смотреть на Вселенную прозрачно, а это дает возможность исследовать ее в совершенно новом качестве. Телескоп поможет исследовать новую физику и новые физические явления космоса. Чувствительность телескопа из Федерального ядерного центра превзойдет все существующие рентгеновские телескопы в 10 раз.
Оба телескопа — и российский, и германский — сегодня находятся в сборочных цехах НПО имени Лавочкина в Химках. Они ждут, когда начнутся стыковки со спутником. В соответствии с Федеральной космической программой запуск космического аппарата планировался на 2013 год, потом на год позже… Есть надежда, что запуск состоится в сентябре 2017 года. Сегодня планируется, что космическая обсерватория «Спектр-РГ» возможно будет выведена на орбиту на «Протоне-М» с разгонным блоком ДМ-3.