космический телескоп, предназначенный для получения изображений и спектроскопии в недоступном для наблюдений с наземными инструментами Из Википедии, свободной энциклопедии
«Спектр-УФ» («Всемирная космическая обсерватория — Ультрафиолет», сокр. ВКО-УФ, англ.World Space Observatory — Ultraviolet, сокр. WSO-UV) — космический телескоп, предназначенный для получения изображений и спектроскопии[2] в недоступном для наблюдений наземными инструментами участке электромагнитного спектра — ультрафиолетовом (УФ, 100—320нм)[3].
Эта статья описывает запланированный или ожидаемый космический полёт.
Третий из аппаратов серии «Спектр» (первый — запущенный 18 июля 2011 года «Спектр-Р», второй — запущенный 13 июля 2019 года «Спектр-РГ», четвёртый — «Спектр-М»).
«Спектр-УФ» откроет новые возможности для исследований планет, звездной, внегалактической астрофизики и космологии. С его помощью планируется изучать физико-химические свойства планетных атмосфер и комет, физика атмосфер горячих звёзд и хромосферной активности холодных звёзд, свойства пылевых частиц межзвёздного и околозвёздного вещества, природы активных галактических ядер, межгалактических газовых облаков и гравитационных линз. Обсерватория позволит определять важные для выбора космологической модели соотношения содержания лёгких элементов и их изотопов. Подобные «Спектру-УФ» проекты появятся за рубежом не ранее 2035 года[4].
Экзопланетология
В отличие от «Кеплера», «Спектр-УФ» — не обзорный аппарат, поэтому заниматься простым поиском планет он не будет. Его цель принципиально другая: наблюдение ранее открытых экзопланет с целью изучения их атмосферы и, в частности, поисков на них признаков жизни.
Поиск скрытого барионного вещества
Важная задача «Спектра-УФ» — поиск ранее незамеченного барионного вещества (по ряду оценок, до половины всего барионного вещества всё ещё не учтено), или «невидимой обычной материи», то есть газа и пыли, трудно различимых для уже существующих телескопов. «Спектр-УФ» будет искать «невидимые» облака газа в космосе за счёт их «просвечивания» далекими квазарами, активными ядрами галактик, в центрах которых находятся сверхмассивные чёрные дыры.
Проект космической обсерватории «Спектр-УФ» был задуман ещё в начале 1990-х годов, а запуск первоначально намечался на 1997 год, однако трудности в финансировании не позволили вовремя реализовать проект. Такая задержка позволила разработчикам за это время внести ряд усовершенствований и существенно облегчить конструкцию телескопа. Запуск телескопа перенесли с 2021 на 2026 год в связи с резким сокращением финансирования[5].
Разработка аппарата
В октябре 2012 года завершены испытания антенн для «Спектра-УФ».
В августе 2013 специалисты НПО имени Лавочкина закончили вибростатические и тепловакуумные испытания телескопа Т-170М, входящего в состав космического телескопа «Спектр-УФ»[7].
8 апреля 2014 от британской компании e2v[англ.] поступила информация о временной приостановке со стороны США лицензии на поставку в Россию радиационно-стойких компонент, входящих в состав разрабатываемых этой компанией полупроводниковых детекторов (в случае со «Спектр-УФ» это лётный образец приёмника излучения для спектрографа). Компания предложила переработать детектор с целью исключения комплектующих, подпадающих под ограничения ITAR[англ.]. Однако сроки поставки при этом сместились на два года[8]. Ранее США не блокировали поставки компонентов для научно-исследовательских космических аппаратов[9]. По состоянию на середину 2017 года России была лишь передана аппаратура для конструкторско-доводочных испытаний, а работа в Британии над созданием лётного образца приостановлена. Такое развитие событий может привести к тому, что лётные образцы для телескопа так и не будут поставлены.
В декабре 2014 года испанские партнёры сообщили, что приостановили создание камер поля из-за финансовых проблем[10]. Были проработаны различные варианты создания камер в России[8], в результате чего работы были переданы Институту космических исследований и Институту астрономии РАН. В то же время Испания изготовит дополнительную ультрафиолетовую камеру для поиска экзопланет. Но при неготовности техники или обострении международных отношений эта аппаратура может быть вовсе исключена без большого ущерба для проекта.
25 июня 2015 года состоялось заседание совета главных конструкторов по КК «Спектр-УФ», по результатам обсуждения сроки запуска были сдвинуты на май 2021 года[11][12].
В начале октября 2016 года стало известно, что учёными Томского государственного университета разработаны защитные экраны от мелких фрагментов космического мусора и микрометеоритов.
В конце мая 2017 года в СМИ появилась информация о вероятном переносе запуска обсерватории с 2021 на 2024 год в связи с секвестром бюджета и изменением Роскосмосом сроков финансирования разработки аппарата[13].
В июне 2018 года Роскосмос сообщил о переносе запуска на 2024 год. Его планируется осуществить с космодрома Восточный[1].
В начале октября 2018 года директор Института астрономии РАН (ИНАСАН) Дмитрий Бисикало в интервью СМИ сообщил, что в настоящее время ведутся переговоры с Японией по инициативе японских астрофизиков об их участии в проекте в области поставки спектрографа для исследований экзопланет и с Мексикой по инициативе мексиканских астрофизиков о поставке оптических элементов в блок камер поля проекта «Спектр-УФ». Кроме того, заканчивается изготовление образцов для конструкторско-доводочных испытаний и начинается работа над изготовлением лётных образцов аппаратуры. Решён наиболее критичный для проекта вопрос с изготовлением радиационно стойких малошумящих приёмников ультрафиолетового излучения. Эти приёмники изготавливаются по заказу Института астрономии в Великобритании и Испании. Получены все экспортные лицензии для поставки данного оборудования в Россию[14].
17 января 2019 года министр науки Испании Педро Дуке сообщил СМИ, что испанское правительство выделило средства на создание научного оборудования для «Спектра-УФ»[15].
22 января 2019 года научный руководитель Института астрономии Борис Шустов в интервью СМИ рассказал, что финансирование «Спектра-УФ» на 2020 год сокращено в 15 раз[16].
11 февраля 2019 года заместитель директора по научной работе Института астрономии РАН Михаил Сачков сообщил СМИ, что создание «Спектра-УФ» завершено на 70 %: наземная стадия подготовки почти завершена, частично начато изготовление лётных образцов для телескопа. Срок запуска будет зависеть от финансирования проекта, никаких технических и политических проблем сейчас нет[17].
12 февраля 2019 года заместитель директора по научной работе Института астрономии РАН Михаил Сачков сообщил СМИ, что Япония приступила к разработке прибора для «Спектра-УФ», несмотря на отсутствие соглашения с Роскосмосом. Также интерес к проекту проявляет Мексика. Её участие поможет удешевить проект[18].
13 февраля 2019 года заместитель директора Института астрономии РАН Михаил Сачков сообщил СМИ, что Роскосмос намерен в 2019 году в три раза сократить финансирование на разработку, в 2020 году — ещё в 10 раз, а в 2021 — снизить финансирование почти до нуля. Таким образом, предлагается снизить исходное финансирование в 15 раз, что фактически замораживает работы над созданием обсерватории. В случае, если секвестр произойдет, запуск аппарата может состояться не ранее 2026 года. Учёный не уточнил, о какой необходимой для завершения создания телескопа сумме идёт речь, однако источник в ракетно-космической отрасли пояснил СМИ, что на завершение проекта необходимо финансирование в размере 1 миллиарда рублей ежегодно в течение четырёх-пяти лет[5].
19 марта 2019 года заместитель директора Института астрономии РАН Михаил Сачков сообщил СМИ, что Япония подписала на прошлой неделе с Россией письмо о намерении участвовать в разработке спектрографа для исследований экзопланет. Япония готова выделить деньги для реализации проекта, но для этого странам ещё предстоит заключить соглашение. Сейчас разрабатывается необходимая документация для проекта[19].
24 мая 2019 года источник в ракетно-космической отрасли сообщил СМИ, что к настоящему моменту успешно пройдены вибродинамические и термовакуумные испытания отработочных изделий телескопа. Существующий график предусматривает завершение проектирования блока камер поля (научный инструмент обсерватории, предназначенный для построения высококачественных изображений в ультрафиолетовом и оптическом участках спектра) в июне 2019 года, а также завершение в первой половине 2022 года сборки и интеграции комплекса научной аппаратуры[20].
6 июля 2019 года заместитель директора по научной работе ИНАСАН Михаил Сачков сообщил СМИ, что институт до апреля собирал заявки на эксперименты для «Спектра-УФ», и к настоящему моменту отобрал семь[21].
13 августа 2019 года заместитель директора ИНАСАН по научной работе Михаил Сачков сообщил СМИ, что предварительно существующих резервов по массе и энергопитанию будущей обсерватории достаточно будет для размещения лишь одного из двух предлагаемых японских приборов — спектрографа для экзопланет; от коронографа придётся отказаться. В настоящее время ИНАСАН готовит материалы для Роскосмоса для принятия решения по участию Японии в проекте: госкорпорация запросила план-график работ и параметры прибора[22].
1 ноября 2019 года заместитель директора ИНАСАН по научной работе Михаил Сачков сообщил СМИ, что Испания поставит в 2020 году приёмник излучения для установки на «Спектр-УФ»; график работ испанской стороны изначально идёт с опережением российского[23].
13 сентября 2020 года заместитель директора ИНАСАН по научной работе Михаил Сачков сообщил СМИ, что Россия и компания E2V решили вопрос поставок попавшей под санкции электроники для «Спектра-УФ»: из Великобритании получены образцы лётных изделий — блоки электроники для приемника излучения. Согласно действующему контракту, поставку всей аппаратуры должны завершить в 2022 году[24].
16 июля 2021 года директор ИНАСАН Дмитрий Бисикало сообщил СМИ, что между Японией и Роскосмосом подписан договор на создание спектрографа, 10 дней назад российская сторона получила подтверждение о начале разработки прибора[25].
4 сентября 2021 года заместитель директора ИНАСАН Михаил Сачков сообщил СМИ, что между Роскосмосом JAXA подписано соглашение об изготовлении японской стороной совместно с ИНАСАН и ИКИ РАН спектрографа для исследования атмосфер экзопланет[26].
15 октября 2021 года заместитель директора ИНАСАН Михаил Сачков сообщил СМИ, что подписание еще одного контракта на создание «Спектра-УФ» планируется в начале следующего года, поскольку подписанный в июле 2021 года контракт не был завершающим и не включал, например, услуги по запуску[27].
27 мая 2022 года заместитель директора по научной работе ИНАСАН Михаил Сачков сообщил СМИ, что Институт заключил с НПО им. Лавочкина контракт на создание комплекса научной аппаратуры до 2025 года[28].
В декабрьском номере журнала «Русский космос» за 2022 год главный конструктор проекта «Спектр-УФ» Сергей Шостак сообщил, что сейчас продолжается создание рабочей конструкторской документации, созданы тепловые и вибромакеты телескопа Т-170М. Однако при создании обсерватории возникла проблема закупки ряда комплектующих за рубежом из-за санкций; на совете главных конструкторов по проекту "Спектр-УФ" эти проблемы были обсуждены и приняты решения об адекватных заменах, были заключены контракты. Открытым остается вопрос участия в проекте Японии и Испании[29].
Подготовка и запуск
В Федеральной космической программе на 2006—2015 гг. запуск «Спектра-УФ» значился в 2016 году.
21 мая 2019 года источник в ракетно-космической отрасли сообщил СМИ, что «Спектр-УФ» будет запущен 23 октября 2025 года вместо планируемого ранее 2024 года. Такое решение было принято после пересмотра Федеральной космической программы. Пресс-служба Роскосмоса подтвердила эту информацию. Выбор ракеты-носителя для вывода «Спектра-УФ» на орбиту будет зависеть от лётных испытаний «Ангара-А5» (резервный вариант — «Протон-М»). По словам источника, аппарат рассчитывают вывести на геосинхронную орбиту наклонением 35-40 градусов, что обеспечит круглосуточную связь с обсерваторией[30]. Финальная подготовка и транспортировка «Спектра-УФ» к месту запуска запланированы на период с конца июля по начало сентября 2025 года[20].
16 июля 2021 года вице-президент РАН Юрий Балега сообщил СМИ, что с такими темпами работ по обсерватории запуск может сдвинуться на 2027 год, директор ИНАСАНа Дмитрий Бисикало, напротив, считает, что запуск миссии можно ожидать в 2025 году[25]. Август 2021 — в материалах Росатома, распространенных на международном военно-техническом форуме «Армия-2021», запуск Спектр-УФ планируется после 2025 года на ракете-носителе «Ангара-А5М» с космодрома Восточный[31]. 15 октября 2021 заместитель директора ИНАСАН РАН Михаил Сачков сообщил СМИ, что институт строит свой график работ так, чтобы запуск «Спектра-УФ» состоялся в конце 2025 года, но все зависит от ритмичности выделения финансирования. Запуск обсерватории будет возможен как на ракете-носителе «Ангара-А5М» с космодрома Восточный, так и на «Протоне-М» с Байконура[27].
30 декабря 2022 года СМИ со ссылкой на Роскосмос сообщили, что запуск «Спектра-УФ» состоится не ранее IV квартала 2028 года[32].
В октябре 2023 года в рамках конференции «Ультрафиолетовая Вселенная — 2023» научный руководитель ИНАСАН РАН Борис Шустов сообщил, что запуск обсерватории планируется в 2029 году, технологические проблемы для осуществления проекта отсутствуют[33]. В конце декабря 2023 директор ИНАСАН Михаил Сачков на научной конференции «Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра» (HEA-2023) сообщил, что запуск «Спектр-УФ» состоится не ранее 2030 года из-за недостаточных объемов финансирования, в то время как все существовавшие технические проблемы были решены, в том числе сложности, связанные с отказом зарубежных партнеров от дальнейшего участия в программе[34].
Макет космического аппарата Спектр-УФ на МАКС-2013
Космический аппарат «Спектр-УФ» будет состоять из разработанного в НПО имени С. А. Лавочкина многоцелевого служебного модуля «Навигатор», двигательной установки довыведения и УФ-телескопа в качестве полезной нагрузки. Масса нового модуля «Навигатор» почти в 3 раза меньше, чем у планировавшейся ранее универсальной платформы «Спектр». Это обстоятельство, а также некоторые мероприятия по уменьшению массы телескопа и конструкции научных инструментов привели к тому, что стало возможным осуществить запуск научного комплекса на более дешёвом носителе среднего класса.
Стартовая масса комплекса составит около 2 500кг. Обсерваторию планируется запустить с помощью ракеты-носителя «Зенит-2»[35] также прорабатывается вариант с ракетой-носителем «Протон». В последнем случае возможно размещение телескопа на геостационарной орбите[2]. Расчётный срок активного существования телескопа составит не менее 5 лет.
По состоянию на 2018 год запуск планируется с помощью ракеты-носителя Ангара-А5.
Блок спектрографов состоит из трёх приборов: ВУФЭС, УФЭС — два эшельных спектрографа высокого разрешения и СДЩ — спектрограф с длинной щелью. Эти приборы позволят изучать спектры звёзд вплоть до 15−17звёздной величины. Прибор СДЩ предназначен для получения спектров низкого разрешения точечных и протяженных объектов[36]. Спектрографы производятся в России, изначально планировалось участие других стран[2].
Блок камер поля состоит из трёх камер работающих в разных спектрах: ближний ультрафиолет (150—280нм), дальний ультрафиолет (115—190нм) и оптический диапазон (200—800нм). Они позволят получать изображения в УФ и видимом диапазонах объектов вплоть до 30 звёздной величины[36]. Приёмник излучения для канала диапазона дальнего УФ (115—180 нм) изначально создавался в Испании компанией SENER при научном руководстве ИНАСАН и Университета Комплутенсе Мадрида. Приёмник излучения для канала ближнего УФ (180—300 нм) приобретается в другой компании.
После введения санкций в 2022 году, встала необходимость импортозамещения иностранных приборов. Английско-испанские детекторы в блоке камер поля (предназначены для построения высококачественных изображений в ультрафиолетовом и оптическом участках спектра) были заменены на российские. Ритмичное финансирование позволит изготовить комплекс научной аппаратуры к 2028-2029 году[37].
Вспомогательные системы
Система датчиков гида (СДГ) состоит из трёх датчиков расположенных в центральной части фокальной поверхности телескопа. Они позволят осуществить наведение и стабилизацию телескопа во время сеанса наблюдения с точностью до 0,03". Разрабатывается в Институте космических исследований РАН[36].
Блок управления научными данными (БУНД) осуществляет следующие функции:
передача команды от служебного модуля «Навигатор» научным приборам;
управление режимами работы научными приборами либо по циклограмме, либо транслируя их непосредственно;
передачу или накопление данных от научных приборов, включая телеметрию.
Объём памяти составляет 4Гб. Для связи с приборами используется сеть научных данных стандарта SpaceWire. Разработку блока также осуществляет Институт космических исследований РАН[36].
Передача данных
Сброс научной информации на Землю будет производиться в режиме реального времени со скоростью 65кбод, а также в режиме воспроизведения ранее записанной информации через штатный радиокомплекс со скоростью 1Мбод.
Защита корпуса спутника
В Томском государственном университете была разработана двухслойная система защиты спутника от механических повреждений микрометеоритами. Система была проверена на стенде. При этом производились выстрелы металлическими частицами весом 0,3 грамма со скоростью 8 км в секунду из легкогазовой пушки по разрабатываемым преградам. В результате испытаний был получен результат, подтверждающий, что данная конструкция обеспечивает максимально эффективную защиту корпуса спутника. Эксперимент подтвердил, что остатки фрагментов, раздробленные сеткой попадают на экран и рассеиваются, не нанося ущерба космическому аппарату[38].
Проект ВКО-УФ основан на новой организационной концепции, основой которой является максимально широкая международная кооперация и максимально открытый доступ к наблюдательным возможностям.
Головная научная организация проекта — ИНАСАН. Головной организацией по ракетно-космическому комплексу является НПО имени Лавочкина.
Обсерватория будет работать на гораздо большем удалении от Земли, чем телескоп «Хаббл» — на геосинхронной орбите с высотой около 35тысяч километров[39].
Стоимость создания и запуска комплекса «Спектр-УФ» по состоянию на 2006 год — около 100млн евро[40].
В создание телескопа несколько миллионов евро вложила Испания. Суммарно к концу проекта её вклад будет оцениваться в 15 миллионов евро.
Согласно проекту Федеральной космической программы, с 2016 по 2025 годы на создание космического комплекса «Спектр-УФ» требовалось 10 млрд 110 млн рублей. Из них в 2019 году программой было предусмотрено выделение 1 млрд 500 млн рублей, в 2020 году — 1 млрд 100 млн рублей, в 2021 году — 1 млрд 400 млн рублей. В последующем предполагалось сокращение финансирования[5]. С 2016 по 2021 годы на создание «Спектра-УФ» выделено 2,9 млрд рублей.
8 июля 2021 года между Роскосмосом и НПО им. Лавочкина был подписан контракт на сумму 3,68 млрд рублей на разработку рабочей конструкторской документации на составные части космического комплекса, включая составные части космического аппарата (КА), изготовление и испытания составных частей КА и комплекса научной аппаратуры в 2021—2025 годах. Работы планируется выполнить к концу 2025 года[41].
Михаил Евгеньевич Сачков.Спектр-УФ: состояние дел по проекту(неопр.).Доклад на заседании Совета РАН по космосу.Совет по космосу РАН(3 декабря 2014).Дата обращения: 8 февраля 2015.Архивировано 8 февраля 2015 года.
Институт астрономии РАН
Медиафайлы на Викискладе_(525-11).jpg)
