เมื่อวันที่ 13 กรกฎาคม 2019 การเปิดตัวสถานที่สำคัญสำหรับจักรวาลวิทยาแห่งชาติเกิดขึ้นจาก Baikonur cosmodrome หอดูดาววงโคจรพิเศษ “Spektr-RG” ออกเดินทางเพื่อไถอวกาศที่กว้างใหญ่ไม่รู้จบ การบินดำเนินมาเกือบห้าวันแล้ว กล้องโทรทรรศน์ที่ไม่เหมือนใครถูกปล่อยสู่อวกาศโดยจรวดขนส่งหนักของรัสเซีย "Proton-M" พร้อมสเตจ DM-03 สองชั่วโมงหลังจากการเปิดตัว หอสังเกตการณ์วงโคจร Spektor-RG แยกตัวออกจากชั้นบนได้สำเร็จ คาดว่ากล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์ใหม่จะเข้ามาใกล้จุด L2 Lagrange หลังจากบินไปประมาณ 100 วัน หลังจากนั้นจะสามารถเริ่มสังเกตจักรวาลได้
ควรสังเกตว่า "Spectrum-RG" เป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ตัวที่สองของซีรี่ส์ "Spectrum" แล้ว ยานอวกาศรัสเซียลำแรก Spektr-R (Radioastron) ถูกปล่อยสู่วงโคจรได้สำเร็จเมื่อวันที่ 18 กรกฎาคม 2011 วงจรชีวิตสิ้นสุดในเดือนมกราคม 2019 ยานอวกาศลำที่สามและสี่ของซีรีส์ Spectrum กำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนา นี่คือกล้องโทรทรรศน์อวกาศรุ่นใหม่ Spektr-UF (Ultraviolet) และ Spektr-M (Millimetron) ซึ่งได้รับการพัฒนาโดย Roskosmos ในความร่วมมืออย่างใกล้ชิดกับรัฐอื่นๆ การเปิดตัวกล้องโทรทรรศน์ทั้งสองนี้จะเกิดขึ้นไม่ช้ากว่าปี 2025 ในขณะที่ชุมชนวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศตั้งความหวังไว้กับพวกเขา เนื่องจากทั้งสองโครงการมีความพิเศษเฉพาะตัว เปิดโอกาสใหม่ๆ ในการศึกษาอวกาศ อุปกรณ์ดังกล่าวคาดว่าจะช่วยตอบคำถามมากมายในด้านดาราศาสตร์ฟิสิกส์และจักรวาลวิทยา
โครงการ "สเปกตรัม-RG"
กว่า 30 ปีผ่านไปจากแนวคิดสู่การดำเนินโครงการ แนวคิดของยานอวกาศวิทยาศาสตร์ใหม่ได้รับการพัฒนาขึ้นในปี 2530 ตัวแทนของสหภาพโซเวียต เยอรมนีตะวันออก ฟินแลนด์ อิตาลี และบริเตนใหญ่ทำงานร่วมกันเพื่อสร้างหอดูดาวดาราศาสตร์ การออกแบบอุปกรณ์เริ่มขึ้นในปี 2531 กระบวนการนี้ได้รับมอบหมายให้วิศวกรของ Lavochkin Scientific and Production Association และสถาบันวิจัยอวกาศของ USSR Academy of Sciences มีส่วนร่วมในการประสานงานโครงการ
การล่มสลายที่ตามมาของสหภาพโซเวียต ปัญหาอุตสาหกรรมและเศรษฐกิจในช่วงปลายทศวรรษ 1980 และต้นทศวรรษ 1990 และการจัดหาเงินทุนไม่เพียงพออย่างเรื้อรังของงานทำให้การจัดเตรียมหอดูดาว Spektr-RG ล่าช้าอย่างจริงจัง โครงการล่าช้า เมื่อเงินทุนปรากฏขึ้น ปัญหาใหม่ก็ปรากฏขึ้น ในช่วงเวลานี้การบรรจุและองค์ประกอบของอุปกรณ์ของอุปกรณ์ได้รับการปรับปรุงอย่างสมบูรณ์หลายครั้งเทคโนโลยีดังที่คุณทราบไม่หยุดนิ่ง องค์ประกอบของผู้เข้าร่วมโครงการก็เปลี่ยนไปในท้ายที่สุดนอกจากรัสเซียแล้วเยอรมนียังคงอยู่ในโครงการ ข้อตกลงระหว่าง Federal Space Agency ซึ่งเป็นตัวแทนของ Roscosmos และ German Aerospace Center (DLR) ได้ลงนามในปี 2552 โดยเป็นส่วนหนึ่งของ MAKS-2009 International Aviation and Space Salon องค์ประกอบของงานทางวิทยาศาสตร์ที่แก้ไขโดยเครื่องมือก็เปลี่ยนไปเช่นกัน เนื่องจากงานบางชิ้นไม่ได้รับความสนใจจากนักวิจัยอีกต่อไป เป็นผลให้การปรากฏตัวครั้งสุดท้ายของยานอวกาศในรูปแบบที่เปิดตัวสู่อวกาศเกิดขึ้นเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมาและกระบวนการประสานงานก็ใช้เวลาพอสมควร ในขณะเดียวกัน พันธมิตรชาวเยอรมันของเราก็ประสบปัญหาในกระบวนการผลิตอุปกรณ์
ในรูปแบบที่สมบูรณ์ หอดูดาวดาราศาสตร์ฟิสิกส์โคจรใหม่ "Spectrum-RG" ("Spectrum-Rengten-Gamma") มีวัตถุประสงค์เพื่อรวบรวมแผนที่ที่สมบูรณ์ของจักรวาลในช่วงเอ็กซ์เรย์ของสเปกตรัม ควรสังเกตว่านี่เป็นกล้องโทรทรรศน์ตัวแรกในประวัติศาสตร์รัสเซีย (โดยคำนึงถึงยุคโซเวียต) ที่ติดตั้งเลนส์อุบัติการณ์เฉียง อย่างน้อยในอีกห้าปีข้างหน้าหอสังเกตการณ์ Spektr-RG จะกลายเป็นโครงการดาราศาสตร์เอ็กซ์เรย์เพียงโครงการเดียวในโลก ตามที่ระบุไว้ใน Roskosmos การสำรวจท้องฟ้าทั้งหมดโดยหอสังเกตการณ์วงโคจรที่ทันสมัย "Spektr-RG" จะเป็นขั้นตอนใหม่ในดาราศาสตร์เอ็กซ์เรย์ซึ่งเริ่มพัฒนาอย่างแข็งขันเมื่อ 55 ปีก่อน
บทบาทในโครงการ Spektr-RG แบ่งออกเป็นดังนี้ ดาวเทียม (แพลตฟอร์ม Navigator) เป็นการพัฒนาของรัสเซีย การเปิดตัวจาก Baikonur คือรัสเซีย (จรวด Proton-M) กล้องโทรทรรศน์หลักคือ eROSITA ของเยอรมัน เพิ่มเติมพร้อมกับ Russian ART-XC กล้องโทรทรรศน์กระจกทั้งสองแบบซึ่งทำงานบนหลักการของเลนส์เอ็กซ์เรย์ในอุบัติการณ์เฉียง เป็นการพัฒนาที่ไม่เหมือนใครซึ่งออกแบบมาเพื่อเสริมซึ่งกันและกัน ทำให้หอดูดาวมีความเป็นไปได้ที่จะมองเห็นท้องฟ้าที่เต็มไปด้วยดวงดาวด้วยความไวในการบันทึกที่ไม่เคยมีมาก่อน
หอดูดาววงโคจร "Spektr-RG"
กล้องโทรทรรศน์เอกซเรย์ที่ไม่เหมือนใครซึ่งเปิดตัวเมื่อวันที่ 13 กรกฎาคมประกอบด้วยหน่วยหลักหลายหน่วย หอสังเกตการณ์วงโคจร Spektr-RG ประกอบด้วยโมดูลพื้นฐานของระบบบริการซึ่งการพัฒนานี้เป็นความรับผิดชอบของวิศวกรของ NPO ของรัสเซีย ลาวอชกิน. โมดูลนี้ได้รับการพัฒนาโดยพวกเขาบนพื้นฐานของโมดูลบริการอเนกประสงค์ "Navigator" ซึ่งประสบความสำเร็จในการแสดงตัวเองในโปรแกรมอวกาศจำนวนหนึ่ง นอกจากโมดูลพื้นฐานแล้ว หอดูดาวออร์บิทัลยังมีอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อน พื้นฐานของคอมเพล็กซ์นี้ประกอบด้วยกล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์สองตัว ตามเว็บไซต์อย่างเป็นทางการของ บริษัท Roscosmos มวลรวมของยานอวกาศ Spektr-RG ที่เติมเชื้อเพลิงคือ 2712.5 กก. น้ำหนักบรรทุกคือ 1210 กก. พลังงานไฟฟ้าของหอดูดาวคือ 1805 W อัตราการถ่ายโอนข้อมูล (ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์) คือ 512 Kbit / s ระยะเวลาของงานทางวิทยาศาสตร์ที่ใช้งานอยู่ - 6, 5 ปี
อุปกรณ์หลักของหอดูดาวออร์บิทัล ซึ่งตอนนี้มาถึงจุด L2 Lagrange คือกล้องโทรทรรศน์กระจกเอ็กซ์เรย์ที่ไม่เหมือนใครซึ่งสร้างขึ้นโดยนักออกแบบจากเยอรมนีและรัสเซีย กล้องโทรทรรศน์ทั้งสองทำงานบนหลักการของเลนส์เอ็กซ์เรย์อุบัติการณ์เฉียง ดังที่ระบุไว้ใน Roskosmos โฟตอนเอ็กซ์เรย์มีพลังงานสูงมาก โฟตอนจะต้องตีมันในมุมที่เล็กมากเพื่อที่จะกระเด็นออกจากพื้นผิวที่เป็นทรงกลม ด้วยเหตุนี้ กระจกเอ็กซ์เรย์ที่ใช้ในกล้องโทรทรรศน์ของหอสังเกตการณ์วงโคจร Spektr-RG จึงถูกทำให้ยาวขึ้นเป็นพิเศษ และเพื่อเพิ่มจำนวนโฟตอนที่ลงทะเบียน กระจกจึงถูกสอดเข้าหากัน ส่งผลให้ระบบประกอบด้วย หลายเปลือก ทั้งกล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์ของเยอรมันและรัสเซียได้รับรายงานว่าประกอบด้วยโมดูลเจ็ดโมดูลพร้อมเครื่องตรวจจับเอ็กซ์เรย์
สำหรับการสร้างและการผลิตกล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์ของรัสเซียซึ่งได้รับตำแหน่ง ART-XC วิศวกรของสถาบันวิจัยอวกาศแห่งสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งรัสเซียซึ่งทำงานด้วยความร่วมมืออย่างใกล้ชิดกับศูนย์นิวเคลียร์แห่งสหพันธรัฐรัสเซียที่ตั้งอยู่ในซารอฟ มีความรับผิดชอบ กล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์ ART-XC ที่สร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียได้ขยายขีดความสามารถและช่วงพลังงานในการทำงานของกล้องโทรทรรศน์ eROSITA ที่ประกอบขึ้นจากเยอรมันไปสู่พลังงานที่สูงขึ้น (สูงสุด 30 keV) ช่วงพลังงานของกล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์สองตัวที่ติดตั้งบนยานอวกาศ Spektr-RG ซ้อนทับกัน ซึ่งมอบอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ที่มีความได้เปรียบในแง่ของการเพิ่มความน่าเชื่อถือของผลการวิจัยและการสอบเทียบอุปกรณ์ในวงโคจร
วิศวกรของสถาบัน Max Planck สำหรับฟิสิกส์นอกโลกมีหน้าที่รับผิดชอบในการสร้างและผลิตกล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์ของเยอรมันที่เรียกว่า eROSITA ตามที่ระบุไว้ในเว็บไซต์อย่างเป็นทางการของ Roskosmos อุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ที่สร้างขึ้นในเยอรมนีจะช่วยให้การสำรวจท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาวทั้งหมดในช่วงพลังงานตั้งแต่ 0.5 ถึง 10 keV เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ ในเวลาเดียวกัน ผู้เชี่ยวชาญสังเกตว่ากล้องโทรทรรศน์ที่ผลิตในเยอรมนีนั้น "ตาโต" มากกว่า มุมมองที่สมบูรณ์และความละเอียดเชิงมุมนั้นสูงกว่ากล้องโทรทรรศน์รัสเซีย ART-XC ในเวลาเดียวกัน eROSITA นั้นด้อยกว่ากล้องโทรทรรศน์รัสเซียในแง่ของช่วงพลังงาน นั่นคือเหตุผลที่กล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์สองตัวบนยานอวกาศ Spektr-RG เสริมซึ่งกันและกัน และมีหน้าที่รับผิดชอบในการแก้ปัญหาต่างๆ
โปรแกรมการบินและความสำคัญทางวิทยาศาสตร์
โครงการวิจัยทางวิทยาศาสตร์อนุมานว่ายานอวกาศ Spektr-RG รุ่นใหม่จะใช้สำหรับการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์แบบต่างๆ เป็นเวลา 6, 5 ปี และจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตอบคำถามมากมายจากสาขาวิชาฟิสิกส์ดาราศาสตร์และจักรวาลวิทยา หอดูดาวจะทำงานในโหมดการสแกนท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาวเป็นเวลาสี่ปี ส่วนที่เหลืออีก 2.5 ปี - ในโหมดการสังเกตจุดของวัตถุอวกาศต่างๆ ในโหมดการรักษาเสถียรภาพแบบสามแกนบนพื้นฐานของการใช้งานที่ได้รับจากชุมชนวิทยาศาสตร์โลก มีการวางแผนที่จะสังเกตทั้งวัตถุอวกาศที่เป็นที่สนใจของนักวิทยาศาสตร์และพื้นที่ที่เลือกของทรงกลมท้องฟ้า รวมถึงในช่วงรังสีเอกซ์ที่มีพลังงานสูงถึง 30 keV ด้วยกล้องโทรทรรศน์ X-ray ของรัสเซีย อีก 100 วัน (ประมาณสามเดือน) จะใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศบินจากโลกไปยังจุด L2 Lagrange และการทดสอบการสังเกตการณ์วัตถุท้องฟ้าครั้งแรก
ยานอวกาศไม่ได้ถูกปล่อยขึ้นสู่วงโคจรโดยไม่ได้ตั้งใจที่จุด L2 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 1.5 ล้านกิโลเมตร จุดนี้ถือว่าเหมาะสมที่สุดสำหรับการสำรวจท้องฟ้าทั้งหมด ตามที่ผู้เชี่ยวชาญทราบ การหมุนรอบแกนของมัน (ประมาณว่าสอดคล้องกับทิศทางของดวงอาทิตย์) หอดูดาวอวกาศจะสามารถสำรวจทรงกลมท้องฟ้าได้อย่างสมบูรณ์ภายในหกเดือน ในขณะที่ดวงอาทิตย์จะไม่อยู่ในขอบเขตการมองเห็น. ในระยะเวลาสี่ปีของการดำเนินงาน เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์จะทำการสำรวจท้องฟ้าทั้งหมดได้ 8 ครั้งในคราวเดียว ซึ่งจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้รับข้อมูลทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ใหม่ๆ มากมาย ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากการซ้อมรบแก้ไข จึงจำเป็นต้องแก้ปัญหาที่ค่อนข้างซับซ้อน ซึ่งประกอบด้วยการรักษายานอวกาศให้อยู่ในวงโคจร ณ จุดที่กำหนด
เป็นที่ทราบกันดีว่าข้อมูลทั้งหมดจากกล้องโทรทรรศน์รัสเซีย ART-XC จะเป็นของรัสเซียทั้งหมด และข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ eROSITA จะถูกแบ่งครึ่งระหว่างรัสเซียและเยอรมนี แม้จะฟังดูตลก แต่ก็ตัดสินใจแบ่งท้องฟ้าออกเป็นสองส่วน ข้อมูลทั้งหมดบนท้องฟ้าครึ่งหนึ่งเป็นเวลา 4 ปีของการวิจัย เมื่อกล้องโทรทรรศน์จะสแกนจักรวาล จะเป็นของรัสเซีย และอีกครึ่งหนึ่งของท้องฟ้า - ของเยอรมนี ในอนาคต ประเทศต่างๆ เองจะตัดสินใจกันเองว่าจะกำจัดข้อมูลที่ได้รับอย่างไร แบ่งปันข้อมูลกับประเทศอื่นอย่างไร และมากน้อยเพียงใด
ภารกิจหลักของอุปกรณ์ Spektr-RG คือการรวบรวม "แผนที่" โดยละเอียดของจักรวาลในสเปกตรัม X-ray ที่มีนิวเคลียสของดาราจักรแอคทีฟและกระจุกดาราจักรขนาดใหญ่ นักวิทยาศาสตร์หวังว่าใน 6, 5 ปีของการทำงานทางวิทยาศาสตร์เชิงรุกของหอดูดาว มันจะช่วยให้มนุษยชาติค้นพบดาวหลายแสนดวงที่มีโคโรนาที่ยังคุกรุ่นอยู่ ดาราจักรก่อตัวดาวนับหมื่นและหลุมดำมวลมหาศาลอีกประมาณสามล้านดวง วัตถุอื่น ๆ จำนวนมากขยายความรู้ของเราเกี่ยวกับจักรวาลอย่างมีนัยสำคัญ จะช่วยให้เข้าใจกระบวนการวิวัฒนาการของมันได้ดีขึ้น คาดว่ายานอวกาศใหม่นี้จะช่วยในการวิจัยคุณสมบัติของพลาสมาระหว่างดวงดาวที่ร้อน ผลงานของหอดูดาวเป็นที่สนใจของวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศทั้งหมดอันที่จริง ยานอวกาศใหม่ทำให้สามารถรับข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุทางดาราศาสตร์ทั้งหมดที่วิทยาศาสตร์รู้จัก
แผนที่ขนาดใหญ่ของจักรวาลของเราที่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่มีนั้นคล้ายกับการเดินทางข้ามเวลา ซึ่งจะช่วยตอบคำถามจำนวนมากได้ หนึ่งในคำถามที่สำคัญที่สุด ซึ่งกล้องโทรทรรศน์ Spectr-RG จะช่วยให้มนุษยชาติตอบได้ คือคำถามที่ว่าการวิวัฒนาการของกระจุกดาราจักรเกิดขึ้นได้อย่างไรตลอดการดำรงอยู่ทั้งหมดของจักรวาลของเรา