Ruská družice MILLIMETRON bude mj. studovat atmosféry exoplanet

Toto unikátní zařízení umožní provádět výzkum galaxií a kvasarů v oboru radiového záření, studium struktury a dynamiky oblastí bezprostředně přiléhajících k masivním černým dírám, studovat samotné černé díry a neutronové hvězdy v naší Galaxii a další zajímavé objekty.

Souběžně s vývojem výše zmíněných kosmických observatoří probíhají práce na návrhu perspektivních projektů pro oblast milimetrových vln, které umožní ještě detailněji studovat vzdálené vesmírné objekty. Možnost realizace kosmických observatoří, pracujících v oblasti submilimetrového a milimetrového záření otevírá astronomům velké perspektivy výzkumu vesmíru.

V astro-kosmickém centru (AKC) Fyzikálního institutu im. P. N. Lebeděva se v současnosti vyvíjí kosmická observatoř pro oblast milimetrového záření (0,01 až 20 mm) s názvem MILLIMETRON (Spektr-M). Hlavním dodavatelem družice bude NPO im. S. A. Lavočkina.

Kosmická observatoř MILLIMETRON a interferometr Země-družice (předpokládají se společná pozorování družice a pozemních dalekohledů) vytvoří výkonný interferometr, který bude schopen provádět v automatickém režimu základní kosmický výzkum v oblasti milimetrového, submilimetrového a infračerveného záření s mimořádně vysokou citlivostí a s mimořádným úhlovým rozlišením do 30 obloukových nanovteřin, tj. 0,000000030 obloukové vteřiny (=30 miliardtin obloukové vteřiny).

Tento kosmický dalekohled s objektivem o průměru 12 m bude schopen provádět pozorování na vlnové délce 20 mm, srovnatelná s pozemním radioteleskopem o průměru 3 km. V interferometrickém režimu bude systém schopen dosáhnout úhlového rozlišení 1000krát lepšího než současné pozemní interferometry.

Díky těmto mimořádným vlastnostem umožní kosmická observatoř Spektr-M studovat například složení atmosfér exoplanet, obíhajících kolem blízkých hvězd.

Celá kosmická observatoř se bude skládat ze služebního modulu, kryogenního rozkládacího objektivu, aktivního a pasivního chladícího systému a z přístrojového úseku. Zrcadlo dalekohledu o průměru 12 m se bude skládat z 24 vyklápěcích "okvětních lístků". Odchylky přesnosti a stability tvaru optické plochy nebudou přesahovat 10 mikrometrů. Všechny chlazené součásti konstrukce dalekohledu budou pokryty tepelnou izolací, chránící dalekohled před zářením Slunce, Země a Měsíce.

Celý dalekohled se bude skládat ze tří zrcadel: z objektivu o průměru 12 m (sloužícího současně jako tepelný štít), zrcadla typu cassegraine o průměru 60 cm a z rovinného zrcadla, umožňujícího "přepínání" pozorování v oboru různých vlnových délek a přesnou pointaci družice (0,3 obloukové minuty). Přesnost nastavení samotného hlavního zrcadla bude kolem 1 obloukové minuty. Odchylky tvaru optické plochy hlavního zrcadla od ideální plochy (po rozložení) nebudou větší než 10 mikrometrů, u sekundárního a rovinného zrcadla budou menší než 3 mikrometry.

Aktivní životnost kosmické observatoře Spektr-M se odhaduje na 7 až 10 let. První tři roky bude chlazení dalekohledu zajišťováno jak aktivním, tak pasivním termoregulačním systémem. Zbývající roky bude fungovat pouze pasivní systém chlazení.

Pro dosažení mimořádné citlivosti detektorů bude na družici realizován dvoustupňový systém tepelné regulace. Pasivní systém bude zajišťovat vyzařování tepla prostřednictvím radiátorů, čímž bude dosaženo teplot kolem 50 K. Kryogenní systém ochlazování sníží teplotu zrcadel dalekohledu na 4 K, některé detektory budou chlazeny až na 0,1 K.

Zatím není jasné, po jaké oběžné dráze se bude kosmická observatoř MILLIMETRON (Spektr-M) kolem Země pohybovat. V úvahu připadají:

1) eliptická dráha ve vzdálenosti 75 000 až 300 000 km od Země (podobná dráze kosmické observatoře Radioastron) s dobou oběhu 9 hodin
2) tzv. halo dráha kolem Lagrangeova libračního bodu L2 soustavy Slunce-Země, nacházejícího se ve vzdálenosti přibližně 1,5 miliónu km od Země (v opačném směru než Slunce)
3) eliptická dráha s perigeem ve vzdálenosti 75 000 km od Země a s apogeem ve vzdálenosti libračního bodu L2.

V prvním případě bude rozlišovací schopnost družice kolem 0,2 obloukové mikrovteřiny. Ve druhém případě bude snadnější chlazení dalekohledu (větší vzdálenost od Slunce) a rozlišení bude 45 miliardtin obloukové vteřiny. Ještě lepší rozlišovací schopnosti (0,4 obloukové nanovteřiny) by bylo dosaženo při vypuštění dalších dvou observatoří do oblastí libračních bodů L4 a L5.

Možná se již těšíte na detailní informace o exoplanetách a dalších objektech ve vesmíru. Pokud vše půjde podle plánu, pak by se měl start kosmické observatoře Spektr-M uskutečnit v roce 2015. Cena projektu je odhadována na 30 miliónů dolarů.

Mezi oblasti zájmu observatoře bude patřit:

- atmosféry planet Sluneční soustavy a jejich měsíců
- planetky a komety
- prachové částice meziplanetárního prostředí, van Allenovy pásy, Oortův oblak
- studium rotace a proměnnosti hvězd různých typů
- prachové obálky hvězd
- vznik a vývoj hvězd, planetárních soustav a samotných planet, submilimetrové masery, hledání projevů života ve vesmíru
- složení, struktura a dynamika studených prachoplynných oblaků ve vesmíru
- struktura a dynamika hmoty v okolí supermasivní černé díry v centru naší Galaxie
- studium dynamiky Galaxie na základě měření vlastních pohybů hvězd různých typů
- dynamika a hmotnosti galaxií v tzv. Místní skupině galaxií
- rozložení skryté hmoty v naší Galaxii i v Místní skupině galaxií
- struktura a dynamika prachoplynné složky galaxií a kvasarů, srážky galaxií, překotná tvorba hvězd
- stavba a fyzikální procesy v jádrech galaxií, urychlování kosmických paprsků apod.

V roce 2010 by měla být vypuštěna ruská kosmická observatoř Spektr-UF, jejímž úkolem bude výzkum vesmíru v oblasti ultrafialového záření na vlnových délkách 0,11 až 0,35 mikrometru. Družice o hmotnosti 2500 kg bude vypuštěna pomocí rakety Sojuz-2 s urychlovacím blokem Fregat-SB. Po startu bude družice navedena na oběžnou dráhu kolem libračního bodu L2 nebo na eliptickou dráhu s nejvzdálenějším bodem ve vzdálenosti 300 000 km od Země.

Astronomové se domnívají, že takováto družice, pracující v oboru ultrafialového záření, přinese zajímavé výsledky. Za několik let možná ukončí svoji činnost Hubblův kosmický dalekohled HST, který je schopen pozorovat vesmír v ultrafialovém oboru spektra a další družice se pro tento obor zatím pro nejbližších 10 let nepřipravují.

Observatoř Spektr-UF se bude skládat ze služebního modulu Navigator a z urychlovacího stupně pro navedení na definitivní oběžnou dráhu. Hlavní částí bude dalekohled s objektivem o průměru 170 cm (takový menší ruský Hubble).

Finanční náklady na vývoj, výrobu a vypuštění družice se odhadují na 100 miliónů Euro. Ruská strana zajistí zhruba 50 % finanční částky. Předpokládá se účast Německa, které již ve spolupráci s ruskými firmami vyrábí spektrografy s vysokým rozlišením. Na projektu se pravděpodobně bude podílet i ESA. O projekt se intenzivně zajímá Čína, která nabízí vypuštění družice svojí vlastní nosnou raketou. Za tento vklad v hodnotě 20 % nákladů na projekt požadují odpovídající kvótu pozorovacího času družice.

Zdroj: www.inauka.ru a novosti-kosmonavtiki
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí