Космонавтика

НА ОРБИТЕ -"ИНТЕГРАЛ"

Российской ракетой "Протон" с разгонным блоком ДМ (детище Центра им. М. В. Хруничева и Ракетно-космической корпорации "Энергия") на расчетную высокоэллиптическую орбиту выведена международная лаборатория "Интеграл" для изучения гамма- и жесткого рентгеновского излучения космических источников.

Космодром Байконур. 17 октября 2002 г. Стрелки часов неумолимо приближаются к отметке "Ч". Видно, как нервно курит генеральный директор Российского авиационно-космического агентства Ю. Н. Коптев. Замерли в надежде на успех представители Европейского космического агентства. Еще бы не волноваться! Ведь всего за день до этого над космодромом Плесецк рванула надежнейшая ракета "Союз-У" с европейским спутником "Фотон", предназначенным для технологических экспериментов. И хотя сейчас стартует другой носитель, тревога за судьбу нового проекта стоимостью 600 млн. долл. бередит души ученых и конструкторов. Впрочем, дело не только в деньгах. Для разработчиков он бесценен: затрачены многие годы труда, в металл воплощены выстраданные идеи, пришла долгожданная пора получить невиданные доселе звездные и галактические данные.

Наконец, в 8.30 по московскому времени (10.30 по местному) прозвучала команда: "Внимание, пуск!". Пошла!..

А еще через несколько часов стало ясно: космический аппарат выведен на расчетную орбиту, солнечные батареи раскрылись, все в порядке. Впереди - исследования по программе.

Что же представляет собой "Интеграл"? Прямым предшественником его был наш отечественный спутник "Гранат" с гамма-рентгеновскими астрофизическими научными телескопами на борту*. По такому же замыслу строили всем миром "Интеграл", по определению наших зарубежных партнеров, - Интернациональную гамма-лучевую астрофизическую лабораторию. И все же я назвал бы ее более точно - Международная гамма- рентгеновская астрофизическая лаборатория. Ведь она напичкана приборами для изучения не только гамма-, но и рентгеновского излучения**.

Речь идет о реальных, инструментально зафиксированных лучах, приходящих из космоса. Земная же атмосфера не пропускает их. И это спасает от жесткого и губительного излучения все живое на нашей планете. Однако наблюдения за ним нужно вести не только за пределами атмосферы Земли, но и вне зоны действия радиационных поясов, поскольку они искажают результаты измерений. И лишь ракета-носитель "Протон", аналога которой нет ни в одной стране, способна решить столь сложную задачу. Например, французская "Ариан" может обеспечить орбиту в основном внутри радиационных поясов Земли. "Протон" же забрасывает аппарат на уникальную трехсуточную синхронную (72 ч) орбиту. Ее апогей 153 тыс. и перигей 9 тыс. км позволяют 85% времени работать вне этих поясов, а периодическое прохождение над определенной точкой земной поверхности дает возможность снимать информацию буквально в реальном времени. Кроме того, "Протону" под силу вывести на необходимую орбиту такой тяжелый спутник, как "Интеграл": масса только полезной (читай - научной) нагрузки превышает 2 т.

Сфера интересов "Интеграла" лежит в одной из самых перспективных областей современной науки - физики высоких энергий и плазмы, где ученые ожидают настоящего прорыва в знаниях о природе макро- и микромира.

Есть такое выражение - "противоположности сходятся". В самом деле, изучая микромир, его частицы, мы лучше понимаем процессы, происходящие в нем, во Вселенной.

И наоборот. Как говорит самый молодой академик РАН (избран в 42 года) В. А. Рубаков, "поражает великое разнообразие частиц, которые рассказывают нам о происходящем в далеком космосе". Недаром лауреатами Нобелевской премии по физике стали в минувшем году Р. Дэвил, М. Косиба и Р. Джоккони, работающие на стыке "земной" и "звездной" физики, т.е. астрофизики. Первые два, как подчеркивается в заявлении Нобелевского комитета, "внесли первопроходческий вклад в астрофизику, особенно в обнаружение космических нейтрино". Третий фактически создал рентгеновскую астрономию.

Что же будет в поле зрения "Интеграла"? Прежде всего - черные дыры, нейтронные и сверхновые звезды, образование доселе неизвестных химических элементов, активные ядра галактик, гигантские энергетические взрывы, плазма, нагретая до миллиарда градусов, и многие другие явления, связанные с высокоэнергетическими процессами...

Основные научные задачи, стоящие перед международной программой "Интеграла": спектроскопия источников рентгеновского и гамма-излучения в центре Галактики и определение их точного положения; физическая диагностика компактных объектов (белых карликов, нейтронных звезд, черных дыр) и исследование космического фонового излучения в гамма-диапазоне энергий; изучение взрывного нуклеосинтеза (рождение химических элементов) в сверхновых звездах и анализ широкополосных спектров активных ядер квазаров***; построение карты распределения яркости гамма-излучения в линии 1,8 МэВ и создание карты диффузного галактического излучения в аннигиляционной**** линии 511 кэВ, представляющих наибольший интерес; сканирование галактической плоскости с целью обнаружения транзиентных (скоротечных, переходящих) рентгеновских и гамма-источников; изучение гамма-всплесков в широчайшем диапазоне энергий (оптический свет, рентгеновские и гамма-лучи), точная локализация их источников.

Для решения перечисленных задач аппарат "Интеграл" несет на борту четыре главных прибора. Важнейший из них - спектрометр SPT, разработчиками которого являются ученые Франции и Германии. Он включает в себя 19 германиевых детекторов. В целях высокого спектрального разрешения последние охлаждаются до 85К специальными криогенными установками. Получение изображения достигается так называемым методом кодированной маски*****, ибо способ, использующий оптику отражения, при высоких энергиях не дает желаемого результата.

Существенная роль отводится гамма-телескопу IBIS. Ответственные за него - ученые Италии. Он позволяет строить изображение с высоким угловым разрешением.

Специалисты Дании разместили на "Интеграле" свой рентгеновский телескоп JEM-X, расширяющий диапазон наблюдений до более низких энергетических значений.

И, наконец, последний прибор - оптический монитор ОМС, сконструированный в Испании. С его помощью удается оптически отождествлять источники гамма- всплесков.

Словом, аппаратура, размещенная на новом спутнике, как отмечает научный руководитель проекта с российской стороны академик Р. А. Сюняев, на два порядка чувствительнее предшественников на "Гранате". В ней воплощены самые прогрессивные идеи и технологии рубежа XXI в.

За всю программу в целом отвечает Европейское космическое агентство - собственник космического аппарата, возглавляющее службы по его эксплуатации. Центр управления полетом "Интеграла" находится в германском городе Дармштадте. К этому добавим: разработку как бортовой, так и наземной аппаратуры осуществлял Международный консорциум научных организаций. Ныне он проводит научное обеспечение полета. Однако следует отметить: активное участие в этом проекте принимают специалисты России и США.

В нашей стране имеются великолепные школы по космологии и астрофизике, которыми руководили признанные во всем мире корифеи науки - академики Я. Б. Зельдович, М. А. Марков, Б. М. Понтекорво. Их последователи, возглавляемые академиком Р. А. Сюняевым, имея опыт создания и почти десятилетней эксплуатации спутника "Гранат", разработали ряд сценариев для сложнейших экспериментов, которые будут проведены в проекте "Интеграл".

Ну а что касается общих расходов на его осуществление, то 600 млн. долл. были справедливо поделены между всеми участниками. Вклад Европейского космического агентства составляет 350 млн. долл. Россия предоставила ракету-носитель, разгонный блок и головной обтекатель, адаптированные под "Интеграл", а также пусковые услуги. В обмен наша страна получит "в собственность" всю собранную информацию и четверть наблюдательного времени. Распределением времени занимается Научный совет РАН, в который вошли академики В. Л. Гинзбург, В. В. Железняков, Г. Т. Зацепин, Г. Ф. Крымский, Г. Б. Христиансен, А. Е. Чудаков и другие известные ученые.

РАН выделила 4 млн. руб. на создание Центра научных данных, которые здесь можно получить на конкурсной основе. Среди потребителей звездной информации - учебные, академические, ведомственные институты, университеты Москвы, Санкт-Петербурга, Нижнего Новгорода, Казани, Дубны, специалисты Минатома РФ. Поток информации, который предстоит освоить, - 4 гигабайта в день при непрерывной круглосуточной работе в течение всего времени функционирования спутника - от двух (гарантированных) до пяти лет.

В заключение хотелось бы затронуть еще одну тему, близкую к сегодняшнему разговору. Суть ее состоит в том, что, по мнению ряда высокопоставленных чиновников, успешный запуск "Интеграла" ставит, дескать, крест на российской космической обсерватории "Спектр-Рентген-Гамма". Кстати, этот проект также является международным; он включен в Федеральную космическую программу России. Наши специалисты совместно с иностранными разработали современную научную аппаратуру, суммарная стоимость которой оценивается в 200 млн. долл. Однако для завершения испытаний и осуществления запуска необходимо вложить еще 56 млн. Из этой суммы 35 млн. долл. предстоит изыскать России, остальное должно было выделить Европейское космическое агентство. К сожалению, западные партнеры свое обещание не выполнили. И сейчас работы по "Спектру" продвигаются слабо.

Попробую доказать необходимость реализации полузамороженного проекта. Диапазон энергий у "Интеграла" - 3 - 8000 кэВ, у "Спектра" - 0,2 - 10000; энергетическое разрешение соответственно 500 и 1000 dE/E; угловое разрешение - 8 и 10 угл. с; мониторинг неба в рентгеновском диапазоне - 50 и 100%.

Таким образом, многие источники излучений доступны наблюдениям "Спектра" и не доступны "Интегралу". Значит, осуществленные с их помощью исследования могли бы прекрасно дополнять друг друга. Кроме того, ряд параметров этих космических аппаратов совпадают, что позволит работать им по одним и тем же источникам излучений. В итоге повысятся точность и достоверность измерений. А собранную информацию можно будет сравнивать, сопоставлять, что очень важно для науки.

Вот почему специалисты РАН, Московского и Санкт-Петербургского государственных университетов, учебных заведений, Минатома РФ, других научных организаций нашей страны весьма заинтересованы в проекте "Спектр" и по-прежнему надеются, что его удастся осуществить.

* См.: А. М. Гальперин, Ю. В. Озеров. Солнечные вспышки гамма-излучения. - Наука в России, 1997, N 4.

** См.: Ю. М. Марков. Космические телескопы. - Наука в России, 2000, N 1.

*** См.: А. М. Финкельштейн. Радиоинтерферометрическая сеть "Квазар". - Наука в России, 2001, N 5.

**** Аннигиляция - превращение частицы и античастицы при столкновении в другие частицы.

***** Метод кодированной маски заключается в проектировании гамма- лучами узора маски, состоящей из прозрачных и матовых элементов, расположенных в определенной последовательности, на матрицу детекторов.

Ю. М. МАРКОВ, инженер-испытатель НПО им. С. А. Лавочкина (г. Химки, Московская область)