Сегодня, ровно два года назад, на орбите находился космический корабль «Спектр-Р».
И сегодня мы можем с уверенностью сказать, что «Радиоастрон» — самый успешный российский беспилотный космический проект XXI века.
С момента первых наблюдений прошло полтора года.
Все это время телескоп был занят ранней научной программой.
Фактически первые исследования заключались в том, что ученые определили пределы возможностей «Радиоастрона» и поставили научные задачи, имевшие высокую научную значимость и вероятность успеха.
Координатором этой программы выступил Астрокосмический центр (АКЦ) ФИАН, руководитель программы Ю.
Ю.
Ковалева, осуществлялась международными группами ученых при ведущей роли АКК.
Юрий Юрьевич помог в подготовке данного материала, за что ему большое спасибо.
Что узнали ученые в ходе работы проекта «Радиоастрон»? Во-первых, они узнали возможности своего устройства, а во-вторых, узнали, какие знания в будущем могут предоставить эти возможности.
Если у кого-то возникли трудности с пониманием процесса работы Радиоастрона, рекомендую прочитать предыдущую статью на эту тему, где я пытался объяснить основные принципы радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами.
В ходе научных исследований ученые строят теоретические модели или просто обоснованные предположения, призванные заполнить пробелы в знаниях.
Эти модели основаны на уже известных фактах и математических расчетах, и каждый вновь обнаруженный факт дает возможность перепроверить надежность модели и точность расчетов.
Итак, теоретические модели позволили предположить, какие результаты даст «РадиоАстрон» на базах до 10 диаметров Земли – примерно 130 тысяч км.
Никакие модели не могли предсказать, что произойдет дальше — это можно было только проверить.
Схема эксперт.ру ( большой размер на сайте ).
Было несколько вопросов.
Первое — это яркость и компактность далеких галактик.
Если бы ядра галактик не были достаточно компактными, на высоком угловом разрешении «РадиоАстрона» мы бы ничего не «увидели».
Один шум.
Второй важный вопрос – это свойства межзвездной среды – ее плотность и структура.
Несмотря на иллюзию пустоты, почти все пространство нашей Галактики заполнено газом и пылью.
Хотя их доля незначительна, на больших расстояниях они начинают влиять на проходящие через них радиоизлучения, подобно земной атмосфере.
Это влияние тем сильнее, чем больше длина волны, на которой ведется наблюдение.
Предполагалось, что компактные объекты, которые еще можно различить на длинах 1,3 и 6 см, будут выглядеть размытыми уже на расстоянии 18 и 92 см.
Точно так же, как можно взять оптический телескоп любой мощности, но в тумане он все равно ничего не сможет увидеть.
Ранняя научная программа получила положительные результаты для длины волны 92 см на базах интерферометров с расстоянием до 20 диаметров Земли (то есть в два раза лучше, чем прогнозировалось).
Это тот самый сигнал.
Обратите внимание, что космический телескоп «Спектр-Р» практически не регистрирует импульс, но в паре с «Аресибо» они дают более четкий сигнал, т.е.
обеспечивают более высокое разрешение, в чем и состоит суть проекта «Радиоастрон».
Изображение подготовлено АСК ФИАН Для волны 18 см были получены данные на расстоянии до 16 диаметров Земли.
19 диаметров для волны 16 см и 8 диаметров для волны 1,3 см.
Здесь не так важно, какие результаты были получены на этих дистанциях, сколько сами дистанции.
Ждали «тумана», но его не было.
Точнее, туман был, но не с теми свойствами, которые предсказывала теория.
Совсем не та структура.
Отдельным предметом гордости наших астрофизиков и инженеров является угловое разрешение, которое они получили на длине волны 1,3 см на базах наземно-космического интерферометра, в 8 раз превышающего диаметр Земли.
Результат — 27 микроугловых секунд или микроугловых секунд. Это самое высокое разрешение, которое было получено любым инструментом за всю историю человеческих наблюдений за Вселенной.
Чтобы лучше понять масштаб этой цифры, давайте сравним ее с результатами Хаббла.
Напомню, что его разрешение составляет 0,05 угловых секунды.
Радиоастрон показал 0,000027. 
Но эти два инструмента нельзя противопоставлять, потому что они слишком разные.
Они работают в разных диапазонах и строят изображения по разным принципам.
Поэтому сказать «Радио Астрон круче Хаббла» равносильно утверждению: «Наш кран быстрее их бульдозера».
Телескопы образно можно сравнить со строительной техникой: каждый прибор занят своей задачей, но вместе они прокладывают одну дорогу к знаниям.
Теперь собственно о результаты наблюдения .
Радиоастрон посвятил значительную часть своего рабочего времени квазарам.
Квазары — это активные галактики высокой плотности, которые формируются вокруг сверхмассивных черных дыр.
До нас доходит свет от аккреционного диска (обычно изучаемого в рентгеновском диапазоне), в который собираются звезды и межзвездный газ под действием гравитационной силы черной дыры.
Под давлением в диске выделяется колоссальная энергия, которую мы воспринимаем в виде электромагнитного излучения.
Внутренние процессы формируют мощные струи материи с полюсов вращающихся черных дыр.
Эти потоки называются струями или релятивистскими струями, поскольку скорость распространения вещества от них приближается к скорости света, что возможно только под воздействием мощной энергии.
Квазары расположены на значительных расстояниях от нас, в миллиардах световых лет. Если бы они находились хотя бы в миллионах световых лет от нас, наши ночи были бы намного светлее.
А вот об удаленности квазаров я бы не сожалел — если бы Солнечную систему попала в струю, она бы ее быстро продезинфицировала и никакие бункеры нас не спасли бы.
Это не квазар, а джет из центра одной из крупнейших галактик М87 .
Фото Хаббла.
Квазары были открыты в конце 50-х годов.
двадцатом веке, но даже сегодня ученые задаются вопросом, что происходит в их центре.
На основании скорости переменности их блеска предполагалось, что ядро одной из активных галактик должно быть не больше Солнечной системы, однако точный масштаб ранее определить не удалось.
Пока не пришел Радиоастрон.
Вообще переменность блеска квазара может возникнуть и по независимым от него причинам — например, от газопылевого облака, случайно оказавшегося между нами и ним.
А вот если он мерцает одновременно во всех или нескольких диапазонах, то скорее всего внутренние причины.
За одним из таких объектов, переменность излучения которого в оптическом и радиодиапазонах совпала, ранее внимательно наблюдали с Земли и пришли к выводу, что проблема не в межпланетной пыли, а во внутренних процессах.
Именно он был выбран «мишенью» для «Радиоастрона».
Квазар 0716+714 стал первой активной галактикой, картографированной с высочайшей ранее недоступной точностью.
Оказалось, что диаметр «сопла», из которого вылетает релятивистская струя, составляет около одного светового года.
Интересно, что эти наблюдения опровергли более раннюю гипотезу о том, что быстрая переменность излучения ядра галактики связана с внутренними процессами.
То есть «Радиоастрон» в очередной раз нарушил раннюю модель и заставил учёных искать другое решение.
Изображение подготовлено АСК ФИАН
Чтобы сравнить возможности «РадиоАстрона» и его предшественников — наземных интерферометров с очень длинной базой, я объединил изображения, полученные американской сетью VLBA (Very Long Baseline Array).
Более высокое разрешение «РадиоАстрона» уменьшает изображение ядра квазара, поскольку оно показывает детали ядра квазара, а не фон, который видит VLBA. 
Еще одно направление работы телескопа по изучению квазаров — регистрация температуры излучения их ядер или, другими словами, их яркости.
Этот поиск важен для понимания физики струйного излучения.
Современная популярная модель объяснения образования релятивистских струй предполагает, что это поток очень быстрых электронов.
Если это так, то поток должен иметь яркость в строго определенном диапазоне – не выше определенного предельного значения.
Однако существует альтернативная теория, предполагающая, что в этих потоках могут излучаться релятивистские протоны.
А протоны в 1000 раз тяжелее электронов, поэтому для их «запуска» потребуется гораздо больше энергии и яркость струй будет гораздо выше.
И чтобы объяснить эту энергию, ученым придется пересмотреть многие существующие взгляды на физику квазаров, поэтому астрофизиков не устраивает «протонная» гипотеза.
Но подтвердить или опровергнуть это с Земли невозможно из-за недостаточного разрешения наземных интерферометров.
«Радиоастрон» успешно наблюдал несколько десятков квазаров, и результаты его наблюдений уже «с трудом» укладываются в современную популярную модель джетов.
При этом по мере продолжения работ качество и диапазон наблюдений возрастает, поскольку в своей работе «РадиоАстрон» постепенно увеличивает размеры базы интерферометра, а данные будут продолжать поступать и раскрывать новые детали и свойства объекта.
Вселенная.
Радиоастрон вносит еще один значительный вклад в науку, изучая пульсары .
Пульсары – нейтронные звезды – «нечерные дыры».
Микроскопические, по звездному масштабу, объекты с нейтронной материей высочайшей плотности.
Например, пульсар с полутора массами Солнца может иметь диаметр 10 км и вращаться со скоростью до 700 оборотов в секунду.
Особенностью пульсара, от которой он получил свое название, является высокая частота импульсов в радио- или рентгеновском диапазоне, регистрируемых с Земли.
Когда ученые впервые обнаружили такой радиосигнал, они решили, что это инопланетный маяк.
Первый пульсар был открыт в 1967 году и получил рабочее название LGM-1 — сокр.
Маленькие зеленые человечки.
Крабовидная туманность с пульсаром в центре.
К июлю 2013 года было открыто 2267 пульсаров, постоянно идентифицируются новые, но «наиболее близко» к ним может подобраться только «Радиоастрон».
Хотя предварительные расчеты не обещали ничего многообещающего – грозили тем же межзвездным «туманом».
Существует два основных направления работы проекта, связанных с пульсарами.
Первый: использовать яркий и компактный пульсар для освещения межзвездной среды и изучения ее свойств.
Второе: локализация источника излучения пульсара.
Пульсар «работает» по принципу автомобильной мигалки.
Один импульс — это один оборот пульсара и одна вспышка, доносящаяся до нас от определенного источника, генерируемого магнитным полем нейтронной звезды.
Но что это за источник, пока неизвестно.
По общепринятой теории, источники излучения расположены на магнитных полюсах пульсара, т.е.
это «радиоджеты» (термин не научный, я придумал его, чтобы показать сходство с квазарами, где тоже образуются джеты) магнитным полем).
Импульсы возникают, если географический полюс пульсара не совпадает с магнитным, и «радиоджет» описывает круг, как прожектор, при каждом обороте тела вокруг своей оси.
Когда такой прожектор «освещает» Землю, наши радиотелескопы регистрируют радиоимпульс.
Подробнее о радиопульсары .
Но ученые не исключают и другую природу импульсов, поэтому для точного определения необходимо наблюдать пульсар с самым высоким разрешением.
Причём с тем, чего не может обеспечить даже «Радиоастрон».
Но устройство можно использовать для разработки еще более прогрессивного метода исследования: использования межзвездной плазмы в качестве интерферометра.
Если это произойдет, то будет достигнуто разрешение, которое обеспечило бы «тарелку» диаметром… 10 миллиардов километров — размером с Солнечную систему.
Ничего подобного в истории еще не делалось, но теоретические основания для такой попытки имеются – остается только попытаться.
И ни одно устройство, кроме «Спектр-Р», сегодня не позволит провести такой эксперимент. Ученые говорят: «Анализ начался.
Результатов пока нет, но мы ждем с надеждой».
Наблюдения по ранней научной программе завершились в июне 2013 г.
, а с июля, то есть всего пару недель назад, стартовала так называемая научная программа открытого ключа.
С первых дней проекта его деятельность носила международный характер.
В нем участвуют практически все крупнейшие радиотелескопы мира.
Поэтому «Радиоастрон» открыт для заявок всего международного сообщества, в том числе, естественно, и России.
В первый год открытой программы более 30 исследовательских групп со всего мира подали заявки от более чем 200 соавторов — примерно половины всех радиоастрономов планеты, работающих над интерферометрией со сверхдлинной базой.
Выделено несколько перспективных направлений исследований Радиоастрона: 1. Ядра активных галактик (квазаров), измерение яркости, размеров, внутреннего строения, исследование ближайшего окружения сверхмассивных черных дыр.
2. Картирование джетов галактик.
3. Пульсары, характеристики и структура межзвездной среды.
4. Области образования звезд и планет. За первый год работы по открытому конкурсу было отобрано семь ключевых проектов; Российские астрономы возглавляют или участвуют в реализации каждой из этих программ.
Во всех направлениях телескоп может проводить исследования, как никакой другой инструмент на Земле.
Фактически, благодаря «Спектру-Р» Россия сделала колоссальный рывок вперед, по крайней мере, в узкой области, и оказалась безоговорочным лидером мировой радиоастрономии.
Она как Галилей со своим телескопом, готовый позволить всем посмотреть в него, но ни у кого его нет. 
Конечно, не все идеально в таком сложном проекте.
Имеются технические проблемы с устройством и сложности с обеспечением наземной составляющей работы.
Официально общественности об этом никто не сообщает, поэтому ходят слухи, один хуже другого.
Возможно, за ними стоят какие-то причины, но пересказывать их – значит лишь умножать.
Пусть сам Роскосмос поучится искренности.
Когда иностранных ученых приглашали на работу, им все рассказывали честно.
Но, как видите, они тоже держат информацию при себе.
Аппарат работает, занимается наукой – это главное.
Но на месте РАН и Роскосмоса я бы прямо сейчас пошел просить деньги на «РадиоАстрон-2».
Сейчас НПО Лавочкина собирается построить очередной прорывной прибор «Миллиметрон», но «Радиоастрон-2» с исправленными «детскими болезнями» и увеличенным ресурсом надолго укрепит позиции России в мировой астрофизике.
И на его постройку не понадобилось бы 30 лет, поскольку заделы для первого аппарата остались.
Точно так же, как НАСА сейчас строит новый марсоход на базе «Кьюриосити», и он стоит почти вдвое дешевле.
Хотя сейчас у Российской академии наук, кажется, нет времени для космической экспансии, я надеюсь на лучшее.
В любом случае мы будем следить за деятельностью нашего аппарата и сообщать о результатах.
Теги: #Космонавтика #Робототехника #Роскосмос #Радиоастрон #телескопы #телескопы #НПО Лавочкина
-
Горячие Клавиши Windows
19 Oct, 24 -
Тестирование На Платформе 1С:предприятие 8
19 Oct, 24
