Úvodní strana  >  Články  >  Kosmonautika  >  INTEGRAL a Česká republika (2)
René Hudec Vytisknout článek

INTEGRAL a Česká republika (2)

Družice a nosná raketa

Družice INTEGRAL sestává ze servisního modulu(takzvaný bus), který obsahuje veškeré subystémydružice, a z nákladového modulu s užitečnýmzatížením, tedy vědeckými palubními přístroji. Servisní modul je identický pro obě poslední astrofyzikálnídružice ESA, totiž XMM Newton a INTEGRAL, což zásadnímzpůsobem snížilo finanční nároky na vývoj a stavbu družice.Hlavním požadavkem při vývoji přitom byl i požadavek na maximální jednoduchost interface mezi oběma moduly.

Celková hmota družice při startu bude asi 4 tuny. Start je předpokládán 17. října 2002 na geosynchronnívysoce excentrickou oběžnou dráhus oběžnou dobou 72 hodin s vysokým perigeemi apogeem (10 000-153 000 km), která je nezbytnák zajištění dlouhých nerušených pozorování nadradiačními pásy. Podle původních předpokladů bydružici měla vynést ruská raketa PROTON, což budepředstavovat ruský příspěvek do projektu. S ohledemna vleklé problémy s ruským partnerem všakodborníci ESA vypracovali i alternativní variantu sestartem evropským nosičem Ariane 5 na poněkudodlišnou dráhu s periodou 48 hodin a apogeemperigeem 114 000-7 000 km. Tato dráha je poněkudméně výhodná s ohledem na delší přestávky (asio 5 procent) ve vědeckých měřeních, která se předpokládajípři vzdálenostech družice od zemskéhopovrchu převyšujících 40 000 km s ohledem na kontaminaci radiací.

INTEGRAL - palubní přístroje

Spektrometr SPI

Gama spektroskop SPI

Spektrometr SPI (SPectrometer on INTEGRAL) jepřístroj pro spektrální analýzu bodových a plošnýchzdrojů gama emise v oboru 20 keV - 8 MeV s energetickýmrozlišením 2 keV na 1 MeV. Jde o soubordevatenácti hexagonálních velmi čistých germaniovýchdetektorů chlazených Stirlingovým chladicím systémem na teplotu 85 K.

Pro zobrazování velkých oblastí na obloze (sezorným polem 16 stupňů a rozlišením 2 stupňů) je1, 7 m před detekční rovinou umístěna hexagonálníaperturová maska. Antikoincidenční systém chránízařízení před pozaďovým zářením. Na přístroji sepodílí jedenácti ústavů z Francie, Německa,Španělska, Belgie, Velké Británie a USA.

Gama teleskop - Imager IBIS

Detektor palubního přístroje,
gamateleskopu IBIS

Imager IBIS (Imager on Board the INTEGRALSatellite) je zařízení pro zobrazování zdrojů zářenígama v oboru 15 keV až 10 MeV s vysokýmrozlišením (12 úhlových minut). Je schopný identifikovatzdroje a má spektrální citlivost vůči kontinuui širokým spektrálním čarám. Technicky jdeo detektor se dvěma detekčními rovinami a aperturnímaskou. První detekční rovinu představujesoubor CdTe elementů s rozměry každého z nich4×4×2 mm pokrývající plochu 2 600 cm 2 . Druhárovina obsahuje 3 100 cm 2 pokrytých vrstvou CsIprvků, každého o rozměru 9×9×30 mm. Soubory(CdTe a CsI)jsou od sebe vzdáleny 90 mm. Kódovaná aperturní maska je z tungstenu a jeumístěna 3, 2 m nad první detekční rovinou. Na vývojia výrobě přístroje se podílí deset ústavů z Itálie, Francie, Norska, Německa, Španělska, USA, Polskaa Velké Británie.

Rentgenový monitor JEM-X

Rentgenový monitor JEM-X

JEM-X (Joint European X-ray Monitor)doplňujeoba hlavní palubní přístroje družice INTEGRALo rentgenový obor spektra 3-35 keV, v němž poskytnezobrazení s úhlovým rozlišením řádu úhlové minuty, a to simultánně s ostatními experimenty. Přístrojpředstavují dvě identické mikrostripové zobrazujícíplynové komory naplněné xenonem o tlaku 5 bar. Každý z detektorů je doplněn kódovanou aperturnímasku umístěnou ve vzdálenosti 3, 2 m nad detekčnírovinou. Na přístroji se podílí čtrnáct ústavův Dánsku, Finsku, Španělsku, Itálii, USA, Švédsku, Velké Británii, Polsku a Rusku.

Optická Monitorovací Kamera OMC

Palubní přístroj OMC,
optická monitorovací kamera

Experiment OMC (Optical Monitoring Camera)představuje pasivně chlazená CCD kamera s čipemrozměrů 2048 ×1024 pixelů (aktivně zobrazujícíplocha 1024 ×1024 pixelů)umístěná v ohniskuvysoce kvalitního mnohočočkového objektivu o průměru50 mm. Systém je vybaven fotometrickýmV filtrem a pracuje v optické oblasti 500-850 nm. Cílem OMC je především poskytnout simultánníoptická data pro objekty pozorované vysokoenergetickýmiexperimenty na palubě družice a doplnittak kompletní data pro multispektrální analýzustudovaných objektů. Umístěním OMC tak INTEGRALdosahuje energetické simultánní pokrytí pozorovanýchzdrojů v rozsahu plných sedmi magnitud. OMC také poskytne dlouhodobé optické monitorováníobjektů ležících uvnitř zorného pole5 ×5 stupňů během jednotlivých pozorování. Na přístrojise podílí devět ústavů ze Španělska, Irska, Belgie,Velké Británie a České republiky (u nás se podílízejména Astronomický ústav AV ČR v Ondřejově, Elektrotechnická fakulta ČVUT v Praze a Přírodovědeckáfakulta Masarykovy Univerzity v Brně). Na první pohled se v případě tohoto experimentunejedná o nic převratného, avšak nejde o běžnouastronomickou kameru. Tak například objektivteleskopu je velice nákladný mnohačočkový speciálněvyvinutý systém, který bude poskytovat neuvěřitelně ostré - tedy zaostřené do velmi malé plošky- obrázky hvězd a ostatních objektů. Objektiv bude70 %světla hvězd soustřeďovat do rozměruo průměru podstatně menším, než je jeden pixelkamery, což je mnohanásobně méně, než dosahujíběžně dostupné objektivy na trhu. Tak vysoká přesnostje nutná k tomu, aby měl přístroj co nejvyššícitlivost - očekává se, že OMC by měl detekovathvězdy až 19. hvězdné velikosti - a určovat jejichpozice s přesností na 8 úhlových sekund a magnitudys přesností lepší než 0, 1 magnitudy (pro objekty jasnější než 18. magnituda). Přístroj má hmotnost17 kg při elektrickém příkonu 10 W.

Jako celek bude INTEGRAL poskytovat několikrůzných druhů pozorování: cílená pozorováníurčitých konkrétních objektů v souladu seschválenými návrhy na pozorování, pravidelnépřehlídky galaktické roviny a takzvané ToO (Targetof Opportunity - volně přeloženo příležitostnýobjekt, zavedené označení pro objekty vyžadujícíokamžité měření např. z důvodu nečekané a nepředvídané aktivity, novosti atd.).

Naše účast na OMC

Naše účast na palubním experimentu OMC spočíváv (1) přípravě palubního softwaru, (2) vývojia provozu technologické testovací kamery, (3) přípravě a provozu simulátoru, (4) přípravě katalogua extrakčního a pointačního ISOC software OMCPS, (5) vývoji programového vybavení pro vědeckéstředisko projektu ISDC a podílu na provozu tohotostřediska, (6) přípravě interaktivní vědecké analýzya (7) vědeckém programu. Na tomto místě je třebazdůraznit fakt, že veškeré experimenty na paluběINTEGRALu - a stejně tak i naprostá většina kosmickýchexperimentů v přípravě - je tvořena nejenhardwarem, ale i softwarem, tedy programovýmvybavením, jehož příprava je v řadě případů neméněpracná a náročná, a často i náročnější než vývoja příprava hardwaru. V zemích s vysokými platyvědecké a technické inteligence (západní Evropa) jevětšinou příprava softwaru velmi nákladnou částívědeckého kosmického experimentu.

(1) Palubní software. Podíleli jsme se na dvouzákladních programových vybaveních, a to na centračnímsoftwaru a na kompresi dat. Centrační software umožnípřesnou identifikaci objektů v zornémpoli a určení rozdílu mezi předpokládanou a skutečnoupolohou optické osy celého přístrojovéhopanelu. Komprese je zase nezbytná pro zvýšenípřenosové kapacity palubní telemetrií.

(2) Technologická kamera. Skutečná letová kameračeká na start družice zakonzervovaná ve vakuu a nebudedo té doby schopna poskytnout žádné zkušebnísnímky. Nicméně právě v době před startem je důležitápotřeba ověření zvolené koncepce, jednotlivých parametrůzařízení, a v neposlední řadě existence reálnýchsnímků s identickými parametry, jaké budou mítskutečné snímky, a to především pro testování řadypostupů a software. Technologická kamera pracuje jižněkolik let na ASÚ AV ČR v Ondřejově a poskytujesnímky s rozlišením 18 arcsec na pixel, tedy identickým,jako má letová kamera OMC. Postupně byly vyvinuty dvěkamery, druhá má lepší optiku. Získanésnímky jsou softwarově upravovány do podoby přesněimitující snímky z OMC, jak do počtu obrazovýchbodů, tak co do ostrosti obrázků hvězd.

Simulovaný snímek z přístroje SPI
galaktického centra v oboru 70-150 keV

(3) Simulátor. Simulátor slouží ke generacisimulovaných snímků zorného pole přístroje OMC. K simulaci snímků používáme astronomické katalogya znalost zobrazovací funkce letové optiky. Simulátor je v provozu na webovské stránce skupiny naOndřejovské observatoři (http://altamira.asu.cas.cz)a umožňuje rovněž simulovat některé jevy reálnéhosnímku, jako jsou vadné pixely či sloupce CCDmatrice nebo nehvězdná zobrazení způsobená dopademkosmického záření. Jsme takto schopni imitovatsnímky reálné letové kamery s limitním dosahemlepším, než je 19. hvězdná velikost.

(4) Katalog OMC. Pro experiment OMC byl vypracovánkatalog zdrojů, které jsou vědecky prioritnímiobjekty ke studiu tímto přístrojem. Tento tzv. OMCkatalog bude i po startu družice periodickydoplňován o nové a aktuální objekty. Naše účast nakatalogu spočívala jednak ve výběru a návrhuvhodných objektů, jednak ve vývoji speciálníhoprogramového vybavení pro aplikaci kataloguv operačním středisku ISOC. Jeho těžiště spočíváv extrakci objektů v momentálním zorném polipřístroje, jejich seřazení podle priority a významu, a k vygenerování příslušných telemetrických povelůpro družici potřebných k extrakci a přenosu odpovídajících vědeckých dat. Současná verze katalogu, připraveného našimi kolegy z Univerzity v Barceloněza naší spoluúčasti, je na našich počítačíchv Ondřejově. Katalog obsahuje například veškeréznámé optické protějšky gama a rentgenových zdrojů,kvasary jasnější, než je limitní magnituda přístroje,aktivní galaktická jádra, blazary, aktivní hvězdypozdního spektrálního typu, eruptivní a proměnnéhvězdy a referenční hvězdy pro poziční a fotometrickoukalibraci. Po startu družice budou přidáványnapř. nově nalezené supernovy.

(5) Vědecký program. S ohledem na řešení výšeuvedených oblastí budeme mít jako členové konsorciaOMC právo na podíl na získaných datech a jejichdalší zpracování a analýzu. Rádi bychom přitomsoustředili pozornost na tři hlavní kategorie objektů, a to extragalaktické zdroje (zejména AGN, aktivnígalaktická jádra), na galaktické zdroje, zejménakompaktní a binární, a na transienty, a to jakoptické, tak i vysokoenergetické.

(6) Interaktivní vědecká analýza. Na základěpožadavku zahraničních partnerů přebíráme rovněžpřípravu a vývoj programového vybavení pro interaktivnívědeckou analýzu dat z experimentu OMC. Zejména jde o zajištění vědeckých výstupů z přístrojeve formě vhodné pro přímé další fyzikální zpracování a interpretaci.

V dalším pokračování se seznámíme s Vědeckým střediskem projektuINTEGRAL a souvisejícími projekty.

Předchozí článek: INTEGRAL a Česká republika (1)




O autorovi



3. vesmírný týden 2017

3. vesmírný týden 2017

Přehled událostí na obloze od 16. 1. do 22. 1. 2017. Měsíc bude kolem poslední čtvrti na ranní obloze. Večer je vidět jasná Venuše a slabý Mars na jihozápadě. V druhé polovině noci a hlavně ráno je pěkně viditelný Jupiter. Aktivita Slunce je velmi nízká, přesto se objevila na jeho povrchu skvrna. Na večerní obloze pomalu zjasňuje Enckeho kometa. Planetka Vesta bude v opozici. SpaceX si připsala první letošní úspěch, když vypustila družice a první stupeň dosedl na moři.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

NGC 2237 - Rosetta (úzkopásmově)

Prosincové kolo soutěže „Česká astrofotografie měsíce“ je za námi. Stejně tak vlastně i celý rok 2016. A soutěž vstupuje do dalšího roku 2017, stejně jako organizace, která ji zaštiťuje a která letos slaví úžasných 100 let - Česká astronomická společnost. A ač je to k nevíře, již více než

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Měsíc nad Jupiterem

Další informace »