Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
XMM-Ньютон
Модель космического корабля XMM-Newton.png
Впечатление художника от космического корабля XMM-Newton
ИменаМиссия рентгеновской спектроскопии с высокой пропускной способностью Рентгеновская миссия
с несколькими зеркалами
Тип миссииРентгеновская астрономия
ОператорЕвропейское космическое агентство
COSPAR ID1999-066A
SATCAT нет.25989
Интернет сайтhttp://sci.esa.int/xmm-newton/
http://xmm.esac.esa.int/
Продолжительность миссииПланируется: 10 лет [1]
Прошло: 21 год, 2 месяца, 14 дней
Свойства космического корабля
ПроизводительDornier Satellitensysteme, Carl Zeiss , Media Lario, Matra Marconi Space , BPD Difesa e Spazio, Fokker Space [2]
Стартовая масса3 764 кг (8 298 фунтов) [2]
Сухая масса3234 кг (7130 фунтов)
РазмерыДлина: 10,8 м (35 футов) [2]
Размах: 16,16 м (53 фута) [2]
Мощность1600 Вт [2]
Начало миссии
Дата запуска10 декабря 1999 г., 14:32  UTC [3] ( 1999-12-10UTC14: 32 )
РакетаAriane 5 G № 504 [4]
Запустить сайтГвианский космический центр ELA-3 [2] [4]
ПодрядчикArianespace
Поступил в сервис1 июля 2000 г. [2]
Параметры орбиты
Справочная системаГеоцентрический
Большая полуось65,648,3 км (40,792,0 миль)
Эксцентриситет0,816585
Высота перигея5662,7 км (3518,6 миль)
Высота апогея112,877,6 км (70,138,9 миль)
Наклон67,1338 градусов
Период2789,9 мин.
Эпоха4 февраля 2016 г., 01:06:30 UTC [5]
Главный телескоп
Тип3 × Вольтер тип-1 [2]
ДиаметрНаружное зеркало: 70 см (28 дюймов) [2]
Внутреннее зеркало: 30,6 см (12 дюймов) [2]
Фокусное расстояние7,5 м (25 футов) [2]
Место сбора0,4425 м 2 (5 кв. Футов) при 1,5 кэВ [2]
0,1740 м 2 (2 кв. Фута) при 8 кэВ [2]
Длины волн0,1-12  кэВ (12-0,1  нм ) [2]
РазрешениеОт 5 до 14 угловых секунд [2]
Инструменты
ЭПИЧЕСКИЙЕвропейская фотонная камера
РГОСпектрометр с отражательной решеткой
ОМОптический монитор

Эмблема астрофизики ЕКА для XMM-Newton
Горизонт 2000
←  Гюйгенс
Кластер II  →
 
Анимация XMM-Newton «s траектории вокруг Земли

XMM-Newton , также известная как миссия высокопроизводительной рентгеновской спектроскопии и рентгеновская миссия с несколькими зеркалами , представляет собой космическую рентгеновскую обсерваторию, запущенную Европейским космическим агентством в декабре 1999 года на ракете Ariane 5 . Это вторая краеугольная миссия программы ESA Horizon 2000 . Названный в честь физика и астронома сэра Исаака Ньютона , космическому аппарату поручено исследовать межзвездные источники рентгеновского излучения, выполнять узко- и широкодиапазонную спектроскопию и выполнять первое одновременное отображение объектов как в рентгеновском, так и в оптическом ( видимом и ультрафиолетовом диапазонах).) длины волн. [6]

Первоначально финансируемый на два года с расчетным сроком службы десять лет, космический корабль остается в хорошем состоянии и неоднократно продлевался, последний раз в ноябре 2018 года, и планируется, что он будет работать до конца 2020 года. Вероятно, он получит продление полета на длительный срок. до 2022. [7] планы ESA, чтобы добиться успеха XMM-Newton с Advanced Телескоп для астрофизике высоких энергий (ATHENA), второй большой миссии в Космическое видение 2015-2025 плана, который будет запущен в 2028 году [8] XMM-Newton аналогично НАСА «s Чандра , также началось в 1999 году.

По состоянию на май 2018 года было опубликовано около 5600 статей о XMM-Newton или полученных им научных результатах. [9]

Концепция и история миссии [ править ]

Объем наблюдений XMM-Newton включает в себя обнаружение рентгеновского излучения от астрономических объектов, подробные исследования областей звездообразования, исследование формирования и эволюции скоплений галактик , среды сверхмассивных черных дыр и картографирование загадочной темной материи. . [10]

В 1982 году , еще до запуска XMM-Newton «s предшественника EXOSAT в 1983 году, было предложено генерироваться для„мульти-зеркала“Рентгеновский телескоп миссии. [11] [12] Миссия XMM была официально предложена Комитету по научной программе ЕКА в 1984 году и получила одобрение Совета министров Агентства в январе 1985 года. [13] В том же году было создано несколько рабочих групп для определения осуществимости проекта. такая миссия [11] и цели миссии были представлены на семинаре в Дании в июне 1985 г. [12] [14]На этом семинаре было предложено установить на космический корабль 12 низкоэнергетических и 7 высокоэнергетических рентгеновских телескопов. [14] [15] Общая конфигурация космического корабля была разработана к февралю 1987 года и в значительной степени основывалась на уроках, извлеченных во время миссии EXOSAT ; [11] Рабочая группа по телескопам сократила количество рентгеновских телескопов до семи стандартизированных единиц. [14] [15] В июне 1988 года Европейское космическое агентство одобрило миссию и объявило о проведении исследований («объявление о возможности»). [11] [15] Благодаря усовершенствованию технологии количество необходимых рентгеновских телескопов сократилось до трех. [15]

В июне 1989 г. был выбран инструмент для миссии и начаты работы по аппаратному обеспечению космического корабля. [11] [15] Команда проекта была сформирована в январе 1993 года и базировалась в Европейском центре космических исследований и технологий (ESTEC) в Нордвейке , Нидерланды . [13] Главный подрядчик Dornier Satellitensysteme (дочерняя компания бывшей DaimlerChrysler Aerospace ) была выбрана в октябре 1994 г. после того, как миссия была утверждена на этапе реализации, разработка и строительство которого начались в марте 1996 г. и марте 1997 г., соответственно. [13] [14] Исследовательский центр XMM Survey был основан в Университете Лестера.в 1995 году. [11] [16] Три модуля полетных зеркал для рентгеновских телескопов были поставлены итальянским субподрядчиком Media Lario в декабре 1998 года [14], а интеграция и испытания космического корабля были завершены в сентябре 1999 года [13].

XMM выехал из центра интеграции ESTEC 9 сентября 1999 г. по дороге в Катвейк, затем на барже Emeli в Роттердам . 12 сентября корабль покинул Роттердам для Французской Гвиане на борту Arianespace «s транспортный корабль MN Тукан . [17] Toucan пристыкован французского Guianese города Куру на 23 сентября, и был доставлен в Космический центр Гвианы «s Ariane 5 Окончательная сборка здания для окончательной подготовки к пуску. [18]

Запуск XMM состоялся 10 декабря 1999 года в 14:32 UTC из Космического центра Гвианы. [19] XMM был запущен в космос на борту ракеты Ariane 5 04 и помещен на высокоэллиптическую 40-градусную орбиту с перигеем 838 км (521 миль) и апогеем 112 473 км (69 887 миль). [2]Через сорок минут после выхода из разгонного блока Ariane телеметрия подтвердила наземным станциям, что солнечные батареи космического корабля успешно развернуты. Инженеры подождали еще 22 часа, прежде чем дать команду бортовым двигательным установкам сработать в общей сложности пять раз, что в период с 10 по 16 декабря изменило орбиту на 7 365 × 113 774 км (4576 × 70 696 миль) с наклоном 38,9 градуса. . В результате космический корабль совершал один полный оборот вокруг Земли примерно каждые 48 часов. [2] [20]

Сразу после запуска XMM приступила к этапам операций по запуску и ранней орбите . [21] 17 и 18 декабря 1999 г. были открыты двери рентгеновских модулей и оптического монитора, соответственно. [22] Активация прибора началась 4 января 2000 г. [2], а этап ввода прибора в эксплуатацию - 16 января. [23] Оптический монитор (ОМ) достигается первым свет 5 января, два европейских Фотон изображения камера (EPIC) MOS - CCDs последовали 16 января и EPIC р -CCD 22 января, и отражение Дифракционной спектрометры (RGS) увидел свет 2 февраля. [23]3 марта началась фаза калибровки и подтверждения характеристик [2], а 1 июня начались обычные научные операции. [23]

Во время пресс-конференции 9 февраля 2000 года ЕКА представило первые изображения, сделанные XMM, и объявило, что для космического корабля было выбрано новое название. В то время как программа формально называлась «Миссия по высокопроизводительной рентгеновской спектроскопии», новое название отражало бы характер программы и автора области спектроскопии. Объясняя новое название XMM-Newton , Роджер Боннет, бывший директор по науке ЕКА, сказал: «Мы выбрали это имя, потому что сэр Исаак Ньютон был человеком, который изобрел спектроскопию, а XMM - это миссия по спектроскопии». Он отметил, что, поскольку Ньютон является синонимом гравитации и одной из целей спутника было обнаружение большого количества кандидатов в черные дыры ",не было лучшего выбора, чем XMM-Newton для названия этой миссии ».[24]

Включая все строительство, запуск космических кораблей и два года эксплуатации, проект был реализован в рамках бюджета в 689 миллионов евро (условия 1999 года). [13] [14]

Операция [ править ]

Космический корабль имеет возможность понижать рабочую температуру камер EPIC и RGS, функция, которая была включена для противодействия пагубному воздействию ионизирующего излучения на пиксели камеры . Как правило, инструменты охлаждаются, чтобы уменьшить количество темнового тока.внутри устройств. В ночь с 3 на 4 ноября 2002 г. РГС-2 был охлажден с начальной температуры -80 ° C (-112 ° F) до -113 ° C (-171 ° F), а через несколько часов до - 115 ° С (-175 ° F). После анализа результатов было определено, что оптимальная температура для обоих блоков RGS будет -110 ° C (-166 ° F), и в течение 13–14 ноября и RGS-1, и RGS-2 были установлены на этот уровень. В течение 6–7 ноября детекторы EPIC MOS-CCD охлаждались с начальной рабочей температуры –100 ° C (–148 ° F) до нового значения –120 ° C (–184 ° F). После этих корректировок камеры EPIC и RGS показали значительное улучшение качества. [25]

18 октября 2008 года у XMM-Newton произошел неожиданный сбой связи, в течение которого не было контакта с космическим кораблем. Хотя была выражена некоторая обеспокоенность по поводу того, что аппарат мог пострадать в результате катастрофы, фотографии, сделанные астрономами-любителями в обсерватории Штаркенбург в Германии и в других местах по всему миру, показали, что космический корабль не поврежден и движется по курсу. В конце концов, слабый сигнал был обнаружен с помощью 35-метровой (115 футов) антенны в Нью-Норча, Западная Австралия , и связь с XMM-Newton предположила, что переключатель радиочастоты космического корабля вышел из строя. После поиска и устранения неисправности наземные диспетчеры использовали антенну НАСА 34 м (112 футов) наКоммуникационный комплекс Goldstone Deep Space для отправки команды, переводящей переключатель в его последнее рабочее положение. ЕКА заявило в пресс-релизе, что 22 октября наземная станция Европейского центра космической астрономии (ESAC) установила контакт со спутником, подтвердив, что процесс сработал и что спутник снова находится под контролем. [26] [27] [28]

Расширения миссий [ править ]

Из-за хорошего состояния космического корабля и большого количества данных, XMM-Newton получил несколько продлений миссии Комитетом по научной программе ЕКА. Первое продление было продлено в ноябре 2003 г. и продлило операции до марта 2008 г. [29] Второе продление было одобрено в декабре 2005 г., продлив работы до марта 2010 г. [30] Третье продление было принято в ноябре 2007 г. и предусматривало операции до 2012 г. В рамках утверждения было отмечено, что на борту спутника было достаточно расходных материалов (топливо, мощность и механическое состояние) для теоретического продолжения работы после 2017 года. [31] Четвертое продление в ноябре 2010 года одобрило работу до 2014 года. [32 ]Пятое продление было одобрено в ноябре 2014 г. с продолжением операций до 2018 г. [33]

Космический корабль [ править ]

Макет XMM-Newton в Cité de l'espace , Тулуза .

XMM-Newton - это космический телескоп длиной 10,8 м (35 футов) и шириной 16,16 м (53 фута) с развернутыми солнечными батареями. На момент запуска он весил 3764 килограмма (8298 фунтов). [2] Космический аппарат имеет три степени стабилизации, которые позволяют ему наводиться на цель с точностью от 0,25 до 1 угловой секунды . Эта стабилизация достигается за счет использования подсистемы управления ориентацией и орбитой космического корабля . Эти системы также позволяют космическому кораблю указывать на различные небесные цели и могут поворачивать его не более чем на 90 градусов в час. [11] [24] На борту XMM-Newton установлены три европейских фотонных камеры (EPIC) и два спектрометра с отражательной решеткой. (RGS) и оптический монитор.

Космический корабль имеет примерно цилиндрическую форму и состоит из четырех основных компонентов. В передней части космического корабля находится платформа поддержки зеркал , которая поддерживает сборки рентгеновских телескопов и системы решеток, оптический монитор и два звездных трекера . Вокруг этого компонента находится служебный модуль , который несет различные вспомогательные системы космического корабля: компьютерные и электрические автобусы , расходные материалы (например, топливо и охлаждающую жидкость ), солнечные батареи , солнцезащитный экран телескопа и две антенны S-диапазона . За этими устройствами находится телескопическая труба , полое углеродное волокно длиной 6,8 метра (22 фута).конструкция, обеспечивающая точное расстояние между зеркалами и оборудованием для их обнаружения. В этой секции также размещено оборудование для дегазации снаружи, которое помогает удалить любые загрязнения из внутренней части спутника. В кормовой части космического корабля находится узел фокальной плоскости , который поддерживает платформу фокальной плоскости (на которой размещены камеры и спектрометры) и узлы обработки данных, распределения мощности и радиатора. [34]

Инструменты [ править ]

Европейские фотонные камеры[ редактировать ]

Три европейских фотонных камеры (EPIC) являются основными приборами на борту XMM-Newton . Система состоит из двух камер MOS - CCD и одной камеры pn- CCD с общим полем зрения 30 угловых минут и диапазоном чувствительности по энергии от 0,15 до 15 кэВ (от 82,7 до 0,83 ангстремов ). Каждая камера содержит шестипозиционное колесо фильтров., с тремя типами рентгеновских прозрачных фильтров, в полностью открытом и полностью закрытом положении; каждый также содержит радиоактивный источник, используемый для внутренней калибровки. Камеры могут работать независимо в различных режимах, в зависимости от необходимой чувствительности изображения и скорости, а также интенсивности цели. [35] [36] [37]

Две камеры MOS-CCD используются для обнаружения рентгеновских лучей низкой энергии. Каждая камера состоит из семи кремниевых чипов (один в центре и шесть по периметру), каждый из которых содержит матрицу 600 × 600 пикселей , что дает камере общее разрешение около 2,5 мегапикселей . Как обсуждалось выше , каждая камера имеет большой соседний радиатор, который охлаждает прибор до рабочей температуры -120 ° C (-184 ° F). Они были разработаны и построены в Университете Лестера центра космических исследований и EEV Ltd . [25] [35] [37]

Камера pn-CCD используется для обнаружения высокоэнергетического рентгеновского излучения и состоит из одного кремниевого чипа с двенадцатью отдельными встроенными CCD-матрицами. Каждая ПЗС-матрица имеет размер 64 × 189 пикселей, что составляет 145 000 пикселей. На момент создания pn-CCD-камера на XMM-Newton была самым большим из когда-либо созданных подобных устройств с чувствительной площадью 36 см 2 (5,6 кв. Дюйма). Радиатор охлаждает камеру до −90 ° C (−130 ° F). Эта система была создана Astronomisches Institut Tübingen , Институтом внеземной физики Макса Планка и PNSensor в Германии. [35] [38] [39]

Система EPIC записывает три типа данных о каждом рентгеновском снимке, обнаруженном ее ПЗС-камерами. Время, когда приходит рентгеновское излучение, позволяет ученым построить кривые блеска , которые прогнозируют количество приходящих рентгеновских лучей с течением времени и показывают изменения яркости цели. Там, где рентгеновские лучи попадают в камеру, можно получить видимое изображение цели. Количество энергии, переносимой рентгеновскими лучами, также может быть обнаружено и помогает ученым определять физические процессы, происходящие в цели, такие как ее температура, химический состав и окружающая среда между целью и телескопом. . [40]

Спектрометры с отражательной решеткой[ редактировать ]

В Отражение Дифракционная спектрометры (RGS) представляют собой вторичную систему на космическом корабле , и состоят из двух фокальной плоскости камеры и связанные с ними Отражение решетки Массивы. Эта система используется для построения рентгеновских спектральных данных и может определять элементы, присутствующие в мишени, а также температуру, количество и другие характеристики этих элементов. Система RGS работает в диапазоне от 2,5 до 0,35 кэВ (от 5 до 35 Ангстремов ), что позволяет обнаруживать углерод, азот, кислород, неон, магний, кремний и железо. [41] [42]

Каждая камера в фокальной плоскости состоит из девяти устройств MOS-CCD, установленных в ряд и следующих по кривой, называемой кругом Роуленда . Каждая ПЗС-матрица содержит 384 × 1024 пикселей, что дает общее разрешение более 3,5 мегапикселей. Общая ширина и длина ПЗС-матрицы определялись размером спектра RGS и диапазоном длин волн соответственно. Каждая матрица ПЗС окружена относительно массивной стенкой, обеспечивающей теплопроводность и защиту от излучения . Двухступенчатые радиаторы охлаждают камеры до рабочей температуры -110 ° C (-166 ° F). Системы камер были совместными усилиями SRON , Института Пола Шеррера и MSSL , а оборудование предоставили EEV Ltd и Contraves Space. [25][41] [42] [43] [44]

Решетки отражающих решеток прикреплены к двум основным телескопам. Они позволяют примерно 50% входящих рентгеновских лучей беспрепятственно проходить в систему EPIC, а остальные 50% перенаправляют на камеры фокальной плоскости. Каждый RGA был спроектирован так, чтобы содержать 182 идентичных решетки, хотя из-за ошибки изготовления в одной осталось 181. Поскольку зеркала телескопа уже сфокусировали рентгеновские лучи, чтобы сходиться в фокусной точке, каждая решетка имеет одинаковый угол падения, как и в случае с В камерах в фокальной плоскости каждая решетка имеет форму круга Роуленда. Эта конфигурация минимизирует фокальные аберрации. Каждая решетка размером 10 × 20 см (4 × 8 дюймов) состоит из подложки из карбида кремния толщиной 1 мм (0,039 дюйма), покрытой слоем 2000 Ангстремов (7,9 × 10 -6 дюймов). в) золотая пленка и поддерживается пятью ребрами жесткости из бериллия . Решетки содержат большое количество канавок, которые фактически осуществляют отклонение рентгеновских лучей; каждая решетка содержит в среднем 646 канавок на миллиметр. RGA были построены Колумбийским университетом . [41] [42]

Оптический монитор[ редактировать ]

Оптический монитор (ОМ) является 30 см (12 дюймов) Риччи-Кретьен оптического / ультрафиолетовый телескоп предназначен для обеспечения одновременного наблюдения наряду рентгеновских приборов космического корабля. ОМ обладает чувствительностью от 170 до 650 нанометров в квадратном поле зрения 17 × 17 угловых минут, совмещенном с центром поля зрения рентгеновского телескопа. Он имеет фокусное расстояние 3,8 м (12 футов) и коэффициент фокусировки / 12,7. [45] [46]

Инструмент состоит из модуля телескопа, содержащего оптику, детекторы, технологическое оборудование и источник питания; и модуль цифровой электроники, содержащий блок управления прибором и блоки обработки данных. Входящий свет направляется в одну из двух полностью резервированных детекторных систем. Свет проходит через колесо фильтров с 11 положениями (один непрозрачный, чтобы блокировать свет, шесть широкополосных фильтров, один фильтр белого света, одну лупу и две гризмы.), затем через усилитель, который усиливает свет в миллион раз, затем на ПЗС-датчик. ПЗС имеет размер 384 × 288 пикселей, из которых 256 × 256 пикселей используются для наблюдений; каждый пиксель дополнительно преобразуется в 8 × 8 пикселей, в результате чего конечный продукт имеет размер 2048 × 2048. Оптический монитор был построен Лабораторией космических исследований Малларда при участии организаций из США и Бельгии. [45] [46]

Телескопы [ править ]

Фокусировка рентгеновских лучей со скользящим отражением в оптической системе Wolter Type-1

В системы EPIC и RGS поступают три телескопа, специально разработанные для направления рентгеновских лучей на основные инструменты космического корабля. Каждый узел телескопа имеет диаметр 90 см (35 дюймов), длину 250 см (98 дюймов) и базовый вес 425 кг (937 фунтов). Два телескопа с решетками отражающих решеток весят дополнительно 20 кг (44 фунта). Компоненты телескопов включают (спереди назад) дверцу узла зеркала, входную и рентгеновскую перегородки , модуль зеркала, электронный дефлектор, решетку отражающих решеток в двух сборках и выходную перегородку. [13] [47] [48] [49]

Каждый телескоп состоит из 58 цилиндрических, вложенных друг в друга зеркал Wolter Type-1, разработанных Media Lario из Италии, каждое по 600 мм (24 дюйма) в длину и диаметром от 306 до 700 мм (от 12,0 до 27,6 дюйма), что дает общую собирающую площадь 4425 см 2 (686 кв. Дюймов) при 1,5 кэВ и 1740 см 2 (270 кв. Дюймов) при 8 кэВ. [2] Зеркала имеют толщину от 0,47 мм (0,02 дюйма) для внутреннего зеркала до 1,07 мм (0,04 дюйма) для внешнего зеркала, а расстояние между каждым зеркалом составляет от 1,5 до 4 мм (0,06 до 0,16 дюйма) от от внутреннего к самому внешнему. [2] Каждое зеркало было создано путем осаждения из паровой фазы слоя золота 250 нм, отражающей поверхность, на отполированную алюминиевую оправку.с последующим гальваническим формованием монолитного слоя никелевой подложки на золото. Готовые зеркала были вклеены в канавки крестовины из инконеля , которая удерживает их в пределах пяти микронного допуска, необходимого для достижения адекватного разрешения рентгеновских лучей. Оправки были изготовлены Carl Zeiss AG , а электроформование и окончательная сборка были выполнены Media Lario при участии Kayser-Threde . [50]

Подсистемы [ править ]

Система управления ориентацией и орбитой[ редактировать ]

Трехосное управление ориентацией космического корабля осуществляется системой управления ориентацией и орбитой (AOCS), состоящей из четырех реактивных колес , четырех инерциальных измерительных блоков , двух звездных трекеров , трех точных датчиков Солнца и трех датчиков обнаружения Солнца. AOCS был предоставлен компанией Matra Marconi Space из Соединенного Королевства. [2] [51] [52]

Грубые ориентации космических аппаратов и поддержание орбиты обеспечиваются два наборами четырех 20- ньютонов (4,5  фунта ф ) гидразин движителей (основные и резервные). [2] Гидразиновые двигатели были построены немецкой компанией DASA-RI . [53]

В 2013 году AOCS был модернизирован программным патчем («4WD»), позволяющим контролировать ориентацию с помощью трех основных реактивных колес плюс четвертого запасного колеса, неиспользуемого с момента запуска, с целью экономии топлива для продления срока службы космического корабля. [54] [55] В 2019 году прогнозировалось, что топлива хватит до 2030 года. [56]

Энергетические системы [ править ]

Основное питание для XMM-Newton обеспечивается двумя фиксированными солнечными батареями. Массивы состоят из шести панелей размером 1,81 × 1,94 м (5,9 × 6,4 фута), всего 21 м 2 (230 кв. Футов) и массой 80 кг (180 фунтов). На момент запуска массивы выдавали мощность 2200 Вт и, как ожидается, через десять лет эксплуатации обеспечат 1600 Вт. Развертывание каждого массива заняло четыре минуты. Массивы предоставлены Fokker Space из Нидерландов. [2] [57]

Когда прямые солнечные лучи недоступны, питание обеспечивается двумя никель-кадмиевыми батареями мощностью 24 А · ч и весом 41 кг (90 фунтов) каждая. Батареи были предоставлены французской компанией SAFT . [2] [57]

Система радиационного контроля[ редактировать ]

Камеры сопровождаются системой мониторинга радиации EPIC (ERMS), которая измеряет радиационную среду вокруг космического корабля; в частности, окружающий поток протонов и электронов. Это обеспечивает предупреждение о событиях, вызывающих повреждающее излучение, чтобы обеспечить автоматическое отключение чувствительных ПЗС-матриц камеры и соответствующей электроники. СЭД была построена Центром космических исследований Франции ( Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements ). [13] [35] [37]

Камеры визуального наблюдения[ редактировать ]

Визуальный контроль камера (VMC) на космическом аппарате были добавлены для мониторинга развертывания солнечных батарей и солнцезащитного экрана, и дополнительно предусмотрены изображения движителей стрельбы и газовыделения трубы телескопа во время ранних операций. Два VMC были установлены на сборке фокальной плоскости. Первая - это FUGA-15, черно-белая камера с высоким динамическим диапазоном и разрешением 290 × 290 пикселей. Второй - IRIS-1, цветная камера с переменной выдержкой и разрешением 400 × 310 пикселей. Обе камеры имеют размеры 6 × 6 × 10 см (2,4 × 2,4 × 3,9 дюйма) и вес 430 г (15 унций). Они используют КМОП-матрица , технология , которая была новой в момент XMM-Newton «сразработка. Камеры были разработаны компаниями OIC – Delft и IMEC , обе из Бельгии. [53] [58]

Наземные системы [ править ]

Центр управления полетами XMM-Newton расположен в Европейском центре космических операций (ESOC) в Дармштадте , Германия. Две наземные станции , расположенные в Перте и Куру , используются для поддержания постоянного контакта с космическим кораблем на большей части его орбиты. Резервные наземные станции расположены в Виллафранка-дель-Кастильо , Сантьяго и Донгаре . Поскольку XMM-Newton не имеет встроенного хранилища данных, научные данные передаются на эти наземные станции в режиме реального времени. [20]

Затем данные направляются в Европейском космической Астрономии центр «s Science Operations Center в Вильяфранке - дель - Кастильо, Испания, где обработка трубопровода была выполнена с марта 2012 года Данные архивируются в центре данных ESAC Science, [59] и распространены зеркальные архивы в Центре космических полетов Годдарда и Исследовательском центре XMM-Newton Survey (SSC) в L'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie . До июня 2013 года SSC ​​находился под управлением Университета Лестера , но операции были перенесены из-за прекращения финансирования Соединенным Королевством. [16] [60]

Наблюдения и открытия [ править ]

Космическая обсерватория была использована для обнаружения скопления галактик XMMXCS 2215-1738 в 10 миллиардах световых лет от Земли. [61]

Объект SCP 06F6 , обнаруженный космическим телескопом Хаббла (HST) в феврале 2006 года, был замечен XMM-Newton в начале августа 2006 года и, казалось, показал рентгеновское свечение вокруг него [62], на два порядка ярче, чем это из сверхновых . [63]

В июне 2011 года группа из Женевского университета , Швейцария , сообщила, что XMM-Newton видела вспышку, которая длилась четыре часа с пиковой интенсивностью, в 10000 раз превышающей нормальную, по результатам наблюдения сверхгигантского быстрого рентгеновского переходного процесса IGR J18410-0535 , где голубая сверхгигантская звезда выбросила шлейф вещества, который был частично поглощен нейтронной звездой меньшего размера с сопутствующим рентгеновским излучением. [64] [65]

В феврале 2013 года было объявлено, что XMM-Newton вместе с NuSTAR впервые измерили скорость вращения сверхмассивной черной дыры , наблюдая черную дыру в ядре галактики NGC 1365 . В то же время он подтвердил модель, объясняющую искажение рентгеновских лучей, испускаемых черной дырой. [66] [67]

В феврале 2014 года отдельные анализы извлекли из спектра рентгеновского излучения, наблюдаемого XMM-Newton, монохроматический сигнал около 3,5 кэВ. [68] [69] Этот сигнал исходит от разных скоплений галактик , и несколько сценариев темной материи могут оправдать такую ​​линию. Например, кандидат на 3,5 кэВ, аннигилирующий на 2 фотона [70], или частица темной материи с энергией 7 кэВ, распадающаяся на фотон и нейтрино. [71]

См. Также [ править ]

  • Список рентгеновских космических телескопов

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Информационный бюллетень XMM-Newton" . Европейское космическое агентство. 20 августа 2014 . Проверено 16 июня 2018 .
  2. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z Уилсон, Эндрю (июнь 2005 г.). «ХММ-Ньютон» (PDF) . Достижения ESA (3-е изд.). Европейское космическое агентство. С. 206–209. ISBN  92-9092-493-4. Публикация ЕКА BR-250.
  3. ^ «Безупречный запуск» . Европейское космическое агентство. 10 декабря 1999 . Проверено 21 сентября 2014 года .
  4. ^ а б «Ариан-5» . Космическая страница Гюнтера . Проверено 21 сентября 2014 года .
  5. ^ "XMM - Орбита" . Небеса выше . 3 февраля 2016 . Дата обращения 3 февраля 2016 .
  6. ^ "XMM-Newton: цели" . Европейское космическое агентство. 8 июля 2011 . Проверено 5 февраля +2016 .
  7. ^ «Увеличенный срок службы научных миссий ЕКА» . ЕКА . Проверено 14 ноября 2018 года .
  8. ↑ Бауэр, Маркус (27 июня 2014 г.). «Афина для изучения горячей и энергичной Вселенной» . Европейское космическое агентство . Дата обращения 8 июня 2017 .
  9. ^ Кречмар, Питер (2018). Общий статус миссии XMM-Newton (PDF) . Встреча группы пользователей XMM-Newton №19. 17-18 мая 2018 г. Вильяфранка-дель-Кастильо, Испания.
  10. ^ Шартель, Норберт; Сантос-Ллео, Мария; Пармар, Арвинд; Клавель, Жан (февраль 2010 г.). «10 лет открытий: в память о первом десятилетии XMM-Newton» . Бюллетень ЕКА (141): 2–9. ISSN 0376-4265 . 
  11. ^ a b c d e f g "Обзор XMM-Newton" . Европейское космическое агентство. 4 июня 2013 . Проверено 31 января 2016 года .
  12. ^ a b Янсен, Ф .; Lumb, D .; Altieri, B .; Clavel, J .; Ehle, M .; и другие. (2001). "Обсерватория XMM-Newton. I. Космические аппараты и операции" (PDF) . Астрономия и астрофизика . 365 (1): L1 – L6. Бибкод : 2001A & A ... 365L ... 1J . DOI : 10.1051 / 0004-6361: 20000036 .
  13. ^ a b c d e f g "Вселенная просвечена рентгеновскими лучами, и британская наука удостоена чести". Авиастроение и аэрокосмические технологии . Изумрудная группа. 72 (4). 2000. DOI : 10,1108 / aeat.2000.12772daf.010 .
  14. ^ a b c d e f Ламб, Дэвид Х .; Шартель, Норберт; Янсен, Фред А. (февраль 2012 г.). «Обсерватория XMM-Newton». Оптическая инженерия . 51 (1). 011009. arXiv : 1202.1651 . Bibcode : 2012OptEn..51a1009L . DOI : 10.1117 / 1.OE.51.1.011009 . S2CID 119237088 . 
  15. ↑ a b c d e Ла Паломбара, Никола (12 сентября 2010 г.). «Двадцать лет с XMM (и даже больше ...)» (PDF) . Istituto Nazionale di Astrofisica . Проверено 31 января 2016 года .
  16. ^ a b «Исследовательский центр XMM-Newton Survey» . Университет Лестера . Проверено 31 января 2016 года .
  17. ^ " ' Черная красавица' плывет в тропики" . Европейское космическое агентство. 13 сентября 1999 . Дата обращения 3 февраля 2016 .
  18. ^ "XMM прибывает во Французскую Гвиану" . Европейское космическое агентство. 27 сентября 1999 . Дата обращения 3 февраля 2016 .
  19. ^ «XMM-Newton: Детали траектории» . Национальный центр данных по космической науке . НАСА . Дата обращения 1 февраля 2016 .
  20. ^ a b "XMM-Newton: Орбита / Навигация" . Европейское космическое агентство. 19 сентября 2011 . Дата обращения 2 февраля 2016 .
  21. ^ «XMM-Newton Operations» . Европейское космическое агентство . Дата обращения 3 февраля 2016 .
  22. ^ "PR 54-1999: XMM красиво летает" (пресс-релиз). Европейское космическое агентство. 20 декабря 1999 г. PR 54-1999 . Дата обращения 3 февраля 2016 .
  23. ^ a b c "Что нового в XMM-Newton" . НАСА . Дата обращения 3 февраля 2016 .
  24. ^ a b "XMM-Newton: Информационный бюллетень" . Европейское космическое агентство. 21 декабря 2012 . Дата обращения 3 февраля 2016 .
  25. ^ a b c "Первые результаты охлаждения инструментов XMM-Newton RGS и EPIC MOS" . Европейское космическое агентство. 11 ноября 2002 . Проверено 5 февраля +2016 .
  26. ^ «ЕКА получает орбитальный призыв о помощи» . Aero-News.net . 23 октября 2008 . Проверено 5 февраля +2016 .
  27. ^ «Восстановление контакта с XMM-Newton» . Европейское космическое агентство. 22 октября 2008 . Проверено 5 февраля +2016 .
  28. ^ "XMM-Newton снова говорит громко и ясно" . Европейское космическое агентство. 23 октября 2008 . Проверено 5 февраля +2016 .
  29. ^ "XMM-Newton-NEWS # 36" . Европейское космическое агентство. 1 декабря 2003 . Дата обращения 4 февраля 2016 .
  30. ^ «Утверждено расширение миссии XMM-Newton» . Европейское космическое агентство. 6 декабря 2005 . Дата обращения 4 февраля 2016 .
  31. ^ «Утверждено расширение миссии XMM-Newton» . Европейское космическое агентство. 15 ноября 2007 . Дата обращения 4 февраля 2016 .
  32. ^ «Европа сохраняет свое присутствие на последней границе» . Европейское космическое агентство. 22 ноября 2010 . Проверено 5 февраля +2016 .
  33. ^ «Продление срока службы для научных миссий ЕКА» . Европейское космическое агентство. 20 ноября 2014 . Проверено 5 февраля +2016 .
  34. ^ Barré, H .; Nye, H .; Джанин, Г. (декабрь 1999 г.). «Обзор системы обсерватории XMM» . Бюллетень . Европейское космическое агентство. 100 (100): 15–20. Bibcode : 1999ESABu.100 ... 15B . ISSN 0376-4265 . 
  35. ^ a b c d "XMM-Newton: Инструменты: Европейская фотонная камера (EPIC)" . Европейское космическое агентство. 18 августа 2015 . Проверено 6 февраля +2016 .
  36. ^ "Научные режимы камер EPIC" . Справочник пользователя XMM-Newton . Европейское космическое агентство. 20 июля 2015. с. 3.3.2. Проблема 2.13 . Проверено 6 февраля +2016 .
  37. ^ a b c Тернер, MJL; Abbey, A .; Arnaud, M .; Баласини, М .; Barbera, M .; и другие. (Январь 2001 г.). «Европейская фотонная камера на XMM-Newton: МОП-камеры» (PDF) . Астрономия и астрофизика . 365 (1): L27 – L35. arXiv : astro-ph / 0011498 . Bibcode : 2001A & A ... 365L..27T . DOI : 10.1051 / 0004-6361: 20000087 . S2CID 17323951 .  
  38. ^ "Детектор Концепция pn-CCDs" . PNSensor.de . 2 июля 2008 . Проверено 6 февраля +2016 .
  39. ^ Strüder, L .; Briel, U .; Dennerl, K .; Hartmann, R .; Kendziorra, E .; и другие. (Январь 2001 г.). «Европейская фотонная камера на XMM-Newton: pn-CCD камера» (PDF) . Астрономия и астрофизика . 365 (1): L18 – L26. Bibcode : 2001A & A ... 365L..18S . DOI : 10.1051 / 0004-6361: 20000066 .
  40. ^ Baskill, Даррен (14 сентября 2006). «Инструменты EPIC-MOS на борту XMM-Newton» . Университет Лестера . Архивировано с оригинала на 1 июля 2007 года.
  41. ^ a b c den Гердер, JW; Бринкман, AC; Кан, С.М.; Branduardi-Raymont, G .; Thomsen, K .; и другие. (Январь 2001 г.). "Спектрометр с отражательной решеткой на борту XMM-Newton" (PDF) . Астрономия и астрофизика . 365 (1): L7 – L17. Бибкод : 2001A & A ... 365L ... 7D . DOI : 10.1051 / 0004-6361: 20000058 . den Herder (2001) утверждает, что система RGS работает в диапазоне от 6 до 38 Ангстремов , но большинство источников, включая официальные веб-сайты ESA, противоречат этому.
  42. ^ a b c Бринкман, А .; Aarts, H .; den Boggende, A .; Бутсма, Т .; Dubbeldam, L .; и другие. (1998). Спектрометр с отражательной решеткой на борту XMM (PDF) . Наука с XMM. 30 сентября - 2 октября 1998 года. Нордвейк, Нидерланды. Bibcode : 1998sxmm.confE ... 2B .
  43. ^ "Спектрометр с отражающей решеткой (RGS) на борту XMM-Newton" . Европейское космическое агентство . Проверено 6 февраля +2016 .
  44. ^ "XMM-Newton: Инструменты: Спектрометр с отражающей решеткой (RGS)" . Европейское космическое агентство. 18 августа 2015 . Проверено 6 февраля +2016 .
  45. ^ a b "XMM-Newton: Инструменты: Оптический монитор (ОМ)" . Европейское космическое агентство. 18 августа 2015 . Проверено 6 февраля +2016 .
  46. ^ a b Мейсон, нокаут; Breeveld, A .; Много, Р .; Картер, М .; Кордова, ФА; и другие. (Январь 2001 г.). "Оптический / УФ-монитор XMM-Newton телескоп" (PDF) . Астрономия и астрофизика . 365 (1): L36 – L44. arXiv : astro-ph / 0011216 . Bibcode : 2001A & A ... 365L..36M . DOI : 10.1051 / 0004-6361: 20000044 . S2CID 53630714 .  
  47. ^ "XMM-Newton: Рентгеновские зеркала: Введение" . Европейское космическое агентство. 3 апреля 2013 . Проверено 5 февраля +2016 .
  48. ^ «XMM-Newton: Рентгеновские зеркала: конфигурация» . Европейское космическое агентство. 3 апреля 2013 . Проверено 5 февраля +2016 .
  49. ^ "XMM-Newton: Рентгеновские зеркала: Оптический дизайн" . Европейское космическое агентство. 3 апреля 2013 . Проверено 5 февраля +2016 .
  50. ^ de Chambure, D .; Lainé, R .; ван Катвейк, К .; van Casteren, J .; Глод, П. (февраль 1997 г.). "Производство рентгеновских зеркал для космического корабля XMM ЕКА" . Бюллетень . Европейское космическое агентство (89): 68–79. ISSN 0376-4265 . 
  51. ^ "XMM-Newton: Engineering: ориентация и орбитальные системы управления (AOCS)" . Европейское космическое агентство. 19 сентября 2011 . Проверено 7 февраля +2016 .
  52. ^ «Подсистема управления ориентацией и орбитой (AOCS)» . Справочник пользователя XMM-Newton . Европейское космическое агентство. 20 июля 2015. с. 3.6.2. Проблема 2.13 . Проверено 6 февраля +2016 .
  53. ^ a b «Самолеты в космосе: уникальные фотографии XMM» . Европейское космическое агентство. 17 декабря 1999 . Проверено 12 февраля +2016 .
  54. ↑ Скорость, Ричард. «Совершенный полный привод: как ESA поддерживает XMM-Newton через 20 лет и позже» . www.theregister.com . Проверено 31 декабря 2020 .
  55. ^ Панталеони, Мауро. «Операционная задача XMM-Newton по изменению ориентации на 4 колеса активного реагирования после 12 лет рутинных операций» . ResearchGate . Проверено 31 декабря 2020 года .
  56. ^ Кирш, Маркус. «XMM-Newton -MOC готовится к 3-ей декаде эксплуатации» (PDF) . ЕКА . Проверено 31 декабря 2020 года .
  57. ^ a b «XMM расправляет крылья в последний раз на Земле» . Европейское космическое агентство. 18 августа 1999 . Проверено 12 февраля +2016 .
  58. ^ Habinc, Санди; Карлссон, Андерс; Вейманс, Виллем; Жаме, Дэвид; Ожирс, Вернер; и другие. (2000). Результаты в полете с использованием камер визуального наблюдения (PDF) . Информационные системы в аэрокосмической отрасли. 22–26 мая 2000 г. Монреаль, Канада. Bibcode : 2000ESASP.457 ... 71H .
  59. ^ «Добро пожаловать в Научный архив XMM-Newton» . Европейское космическое агентство. 6 августа 2018 . Проверено 15 октября 2018 года .
  60. ^ "XMM-Newton Survey Научный центр" . L'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie . Проверено 31 января 2016 года .
  61. ^ Bealing, Жаки (7 июня 2006). «Массивное скопление галактик найдено в 10 миллиардах световых лет от нас» (пресс-релиз). Университет Сассекса.
  62. ^ Brumfiel, Geoff (19 сентября 2008). «Как они задаются вопросом, кто ты» . Природа . DOI : 10.1038 / новости.2008.1122 . Проверено 12 февраля +2016 .
  63. ^ Gänsicke, Борис Т .; Леван, Эндрю Дж .; Marsh, Thomas R .; Уитли, Питер Дж. (Июнь 2009 г.). "SCP 06F6: обогащенный углеродом внегалактический переходный процесс на красном смещении Z 0,14?". Письма в астрофизический журнал . 697 (2): L129 – L132. arXiv : 0809.2562 . Bibcode : 2009ApJ ... 697L.129G . DOI : 10.1088 / 0004-637X / 697/2 / L129 . S2CID 14807033 . 
  64. ^ «Нейтронная звезда откусывает больше, чем может прожевать» . Европейское космическое агентство. 28 июня 2011 . Проверено 12 февраля +2016 .
  65. ^ Bozzo, E .; Giunta, A .; Cusumano, G .; Ferrigno, C .; Walter, R .; и другие. (Июль 2011 г.). "Наблюдения XMM-Newton IGR J18410-0535: поглощение сгустка сверхгигантским быстрым транзитным рентгеновским излучением". Астрономия и астрофизика . 531 . A130. arXiv : 1106.5125 . Bibcode : 2011A & A ... 531A.130B . DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201116726 . S2CID 119231893 . 
  66. ^ Харрингтон, JD; Клавин, Уитни (27 февраля 2013 г.). «NuSTAR НАСА помогает разгадать загадку вращения черной дыры» (пресс-релиз). НАСА . Проверено 20 сентября 2014 года .
  67. ^ Risaliti, G .; Харрисон, ФА; Madsen, KK; Уолтон, диджей; Boggs, SE; и другие. (Февраль 2013). «Быстро вращающаяся сверхмассивная черная дыра в центре NGC 1365». Природа . 494 (7438): 449–451. arXiv : 1302.7002 . Bibcode : 2013Natur.494..449R . DOI : 10.1038 / nature11938 . PMID 23446416 . S2CID 2138608 .  
  68. ^ Бюльбюль, Эсра; Маркевич, Максим; Фостер, Адам; Smith, Randall K .; Левенштейн, Майкл; и другие. (Июль 2014 г.). "Обнаружение неопознанной линии излучения в суммированном рентгеновском спектре скоплений галактик". Астрофизический журнал . 789 (1). 13. arXiv : 1402.2301 . Bibcode : 2014ApJ ... 789 ... 13В . DOI : 10.1088 / 0004-637X / 789/1/13 . S2CID 118468448 . 
  69. ↑ Боярский, Алексей; Ручайский, Олег; Якубовский, Дмитрий; Франсе, Йерун (декабрь 2014 г.). «Неопознанная линия в рентгеновских спектрах галактики Андромеды и скопления галактик Персей». Письма с физическим обзором . 113 (25). 251301. arXiv : 1402.4119 . Bibcode : 2014PhRvL.113y1301B . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.113.251301 . PMID 25554871 . S2CID 21406370 .  
  70. ^ Dudas, Эмилиан; Эртье, Люсьен; Мамбрини, Янн (август 2014 г.). «Генерация рентгеновских линий от уничтожения темной материи». Physical Review D . 90 (3). 035002. arXiv : 1404.1927 . Bibcode : 2014PhRvD..90c5002D . DOI : 10.1103 / PhysRevD.90.035002 . S2CID 118573978 . 
  71. ↑ Исида, Хироюки; Чон, Кван Сик; Такахаши, Фуминобу (май 2014 г.). "Стерильная темная материя нейтрино 7 кэВ от механизма разделения аромата". Физика Письма Б . 732 : 196–200. arXiv : 1402,5837 . Bibcode : 2014PhLB..732..196I . DOI : 10.1016 / j.physletb.2014.03.044 . S2CID 119226364 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Сайт XMM-Newton от ESA
  • Веб-сайт XMM-Newton Operations , ESA
  • Веб-сайт Научно-операционного центра XMM-Newton , ESA
  • Веб-сайт научного центра XMM-Newton Survey, L'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie
  • Сайт гостевого наблюдателя XMM-Newton , НАСА / Центр космических полетов Годдарда