На заседании Президиума РАН состоялся доклад академика РАН Н.С.Кардашёва о результатах работ, проводимых Астрокосмическим центром ФИАН по программам миссии РадиоАстрон («Спектр-Р»). Орбитальная обсерватория с 10-метровым радиотелескопом была запущена с космодрома Байконур в июле 2011 года.

    В проекте РадиоАстрон реализована идея интерферометра со сверхдлинной базой (РСДБ), впервые сформулированная Н.С.Кардашёвым ещё в 1960-х годах. Согласно этому принципу, космический радиотелескоп используется совместно с глобальной наземной сетью радиотелескопов, образуя разнесённую в пространстве систему антенн – радиоинтерферометр, позволяющий добиться беспрецедентно высокого углового разрешения при наблюдении космических объектов.

    Программа работы «РадиоАстрона» предусматривает проведение исследований гравитационного поля Земли, сверхмассивных чёрных дыр в центрах далёких и близких галактик, черных дыр звёздных масс в нашей галактике, нейтронных и кварковых звёзд, областей звездообразования в нашей и других галактиках, облаков межзвёздной плазмы, мазеров, пульсаров, квазаров – всего до тысячи объектов. Планируется проведение уточнения фундаментальных астрометрических постоянных и констант движения Солнечной системы.

    На основе полученных данных исследователями будет построена система небесных координат нового поколения, будет проведено уточнение взаимного соответствия международной небесной и динамической систем координат, будут определены координаты наземных радиотелескопов относительно центра массы Земли.

    Будет произведено построение гравитационного потенциала Земли на больших радиусах и построена новая планетарная модель. Будут проведены измерения «эффектов ОТО» (эффектов, предсказанных Общей теорией относительности А.Эйнштейна), разработаны новые методы высокоточного определения орбит космических аппаратов и их эволюции.

    Большой интерес представляют измерения движения и структур радиоизлучения пульсаров – нейронных и «странных» звёзд, а также магнетаров. Будут изучены структуры и динамика выбросов квазаров и микроквазаров, а также мазеров и мегамазеров.

    В части работ по исследованию природы источников энергии в ядрах активных галактик планируется проведение ряда измерений одновременно на двух частотах и в двух поляризациях с целью изучения спектральных свойств радиоизлучения и структуры магнитного поля в центральных компонентах и выбросах в ядрах галактик. Будут проведены измерения излучений таких объектов как двойные ядра галактик, гравитационные линзы и тёмная материя.

    В заключительной части доклада прозвучало сообщение о готовящейся программе запуска следующей космической обсерватории (программа «Миллиметрон»), работающей в миллиметровом диапазоне, использование которой позволит достичь гораздо более высокого уровня точности наблюдений.

    Доклад Н.С.Кардашёва был с большим интересом принят аудиторией, состоялось его широкое обсуждение участниками заседания и представителями СМИ. Во всех выступлениях по докладу отмечалось мировое значение достигнутых результатов миссии «РадиоАстрон».

    После заседания президиума РАН состоялся брифинг с участием президента РАН В.Е.Фортова и главы Роскосмоса В.А.Поповкина. Во время ответов на вопросы журналистов академик В.Е.Фортов, частности, заявил:

    «Академия наук с большим энтузиазмом относится к результатам миссии РадиоАстрон. Этот проект – один из, к сожалению, редких успешных проектов, которые осуществлены в нашей стране в последние годы. Мы очень воодушевлены этим».

    Комментируя событие, В.А.Поповкин сообщил: «Этот проект, относящийся к категории «мегасайенс», – пример успешного частно-государственного партнёрства. Например, водородный стандарт частоты изготовлен одним из частных предприятий Нижнего Новгорода».

    Во время заседания В.Е.Фортов сообщил о присуждении академику РАН Н.С.Кардашёву почётного звания «Россиянин года».

    Академик Н.С.Кардашёв – известный учёный-астроном, теоретик и экспериментатор. В период 1982-1986 гг. – вице-президент КОСПАР, с 1990 г. – директор Астрокосмического центра ФИАН. Его основные научные работы относятся к экспериментальной и теоретической астрофизике и радиоастрономии. В настоящее время ведёт экспериментальные исследования тонкой структуры радиоизлучения пульсаров (так называемой микроструктуры импульсов). Впервые рассчитал и показал возможность наблюдения нового класса радиолиний – рекомбинационных, обусловленных переходами между очень высокими уровнями. Исследуя проблему возникновения магнитного поля в остатках вспышек сверхновых, в частности в Крабовидной туманности, в 1964 г., еще до открытия пульсаров, пришел к выводу, что находящийся в центральной части Крабовидной туманности компактный радиоисточник является сверхнамагниченной быстровращающейся нейтронной звездой. В 1965 г., совместно с Л.И. Матвеенко и Г.Б. Шоломицким, предложил метод радиоинтерференционных наблюдений на независимых антеннах, разнесенных на межконтинентальное расстояние. Реализация этого метода позволила получить большой объем данных для исследования радиогалактик, квазаров и источников мазерного излучения. Выдвинул и развил идею выноса радиотелескопа на орбиту (космическая радиоастрономия). Возглавлял специальные эксперименты с разнесенными антеннами по обнаружению сверхмощных импульсов внеземного радиоизлучения. Является одним из энтузиастов поиска сигналов внеземных цивилизаций. В 1979 г. указал, что для поиска искусственных сигналов наиболее перспективны частоты в районе 200 ГГц (длина волны 1,5 мм). В 1963 г. исследовал квазар CTA-102 – первая советская работа по поиску внеземного разума (SETI). В этой работе высказал идею о том, что некоторые галактические цивилизации, возможно, существовали за миллиарды лет до нашей, и рассчитал шкалу ранжирования таких цивилизаций, получившую название «шкала Кардашева». Было выдвинуто предположение о том, что стадии внеземных цивилизаций Вселенной можно классифицировать по уровню потребления энергии. Серьёзные советские исследования в области поиска внеземного разума опередили подобные программы в США на несколько лет. В рамках проекта «РадиоАстрон» осуществил руководство астрофизическими экспериментами на радиотелескопе на орбитальной космической обсерватории Спектр-Р, в том числе с использованием принципа интерферометрии.

    Награждён Орденом Почёта (2011),  Золотой медалью Грота Ребера (2012). Удостоен звания лауреата Государственной премии СССР (1980, 1988), – за большой вклад в развитие отечественной науки и многолетнюю плодотворную деятельность.

В.Жебит, АНИ «ФИАН-Информ»

    Как сообщалось ранее, для максимально эффективного использования ресурсов наземно-космического интерферометра РадиоАстрон (орбитальный радиотелескоп  Спектр-Р), был объявлен конкурс заявок на проведение экспериментов в рамках открытой Ключевой Научной Программы проекта. Астрокосмический центр ФИАН объявил результаты рассмотрения заявок и, соответственно, подробности программы на период июль 2013 – июнь 2014 гг.

    По сообщению Астрокосмического центра ФИАН, на открытый конкурс Ключевой Научной Программы «РадиоАстрон» заявки подали около 200 специалистов из 19 стран мира (Россия, США, Германия, Австралия, Италия, Нидерланды, Великобритания, Украина, Испания, Япония, Южная Корея, Южная Африка, Польша, Канада, Китай, Венгрия, Мексика, Индия, Греция). Российские заявители представляют четыре института Российской академии наук  ̶̶ ФИАН, ИПА, ИКИ и ГАО Пулково, а также два университета  ̶  МГУ и УрФУ. Заявки ориентированы на период времени AO-1: июль 2013 г. – июнь 2014 г. (http://www.asc.rssi.ru/radioastron/ao-1/ao1.html)

    Научная экспертиза проектов осуществлялась международным научным советом экспертов РадиоАстрон. В него входят: Phil Edwards (председатель, CSIRO, Австралия), Tim Pearson (Caltech, США), Михаил Попов (АКЦ ФИАН, Россия), Richard Porcas (MPIfR, Германия), Elaine Sadler (Университет Сиднея, Австралия) и Mark Reid (Harvard-Smithsonian CfA, США). Результаты экспертизы утверждены руководителем проекта РадиоАстрон академиком РАН Н.С. Кардашевым. Из предложенных проектов Советом отобрано семь. Наименования программ представлены ниже в порядке приоритетности, начиная с наивысшей.

Группа A:

• «Обзор ядер активных галактик с наивысшим угловым разрешением»  (PI: Юрий Ковалев, АКЦ ФИАН, Россия);

• «Исследования пульсаров с РадиоАстрон» (PI: Carl Gwinn, Университет Калифорнии, Санта Барбара, США).

Группа B:

• «Структура ядер в близких галактиках с разрешением 3-500 радиусов Шварцшильда» (PI: Tuomas Savolainen, Институт радиоастрономии общества Макса Планка, Германия);

• «Магнитные поля в джетах активных галактик» (PI: James Anderson, Институт радио-астрономии общества Макса Планка, Германия).

Группа C:

• «Внутренняя структура и физика компактных джетов в активных галактиках» (PI: Manel Perucho, Университет Валенсии, Испания);

• «Наблюдения радиотранзиентов при помощи наземно-космической интерферометрии» (PI: Кирилл Соколовский, АКЦ ФИАН и ГАИШ МГУ, Россия);

• «Исследования водяных и гидроксильных мазеров с экстремальным угловым разрешением» (PI: Андрей Соболев, Уральский Федеральный Университет, Россия).

Представитель АКЦ ФИАН, координатор научной программы РадиоАстрон д.ф-м.н. Юрий Ковалёв так комментирует ситуацию: «Переход к этапу реализации открытой Ключевой  программы знаменует собой новый важный шаг для Проекта и все мы ожидаем, что он принесет много новых интересных открытий в развитие успешной ранней научной программы РадиоАстрон».

АНИ "ФИАН-Информ" по материалам АКЦ ФИАН

24.04.2013

    Российская космическая обсерватория Спектр-Р – космическое «плечо» наземно-космического интерферометра РадиоАстрон – продолжает успешную работу на орбите, в проводимых на орбите исследованиях реализуются уникальные возможности этой обсерватории. О новых научных открытиях, связанных с изучением объектов нашей галактики и дальнего космоса сообщают ученые Астрокосмического центра ФИАН (АКЦ).

    Изучение ядер активных галактик с помощью наземно-космического интерферометра РадиоАстрон продолжает приносить новые интересные результаты. Список объектов исследования пополнили известные квазары 3C273 и 3C279, первый из которых в 1963 году привел Мартина Шмидта (Caltech) к открытию квазаров, а открытие обоих квазаров несколько позднее позволило международной группе астрофизиков открыть кажущееся сверхсветовое движение сгустков плазмы в релятивистских струях.

    На днях РадиоАстрон в режиме интерферометра на больших наземно-космических базах успешно зарегистрировал излучение этих квазаров.  Как заметил зав. лабораторией АКЦ ФИАН, руководитель ранней научной программы РадиоАстрон, д.ф.-м.н. Юрий Ковалев: «Наблюдения квазара 3C273 позволили РадиоАстрону превзойти абсолютный рекорд по угловому разрешению, принадлежавший ранее наземной РСДБ системе, работавшей на длине волны 1,3 мм». Сигнал от квазара на длине 1,3 см зарегистрирован на базе интерферометра РадиоАстрон в 8,1 диаметров Земли или 7,6 гига длин волн, реализуя угловое разрешение в 27 микросекунд дуги (см. рисунок 1).

 

    На более длинных волнах в 18 и 6 см интерферометру удалось зарегистрировать излучение многих компактных ядер в рамках продолжающегося обзора вплоть до 20 диаметров Земли, детектирования на рекордных длинах баз получены, в основном, с наиболее чувствительными наземными телескопами: Эффельсберг (Германия) и Аресибо, GBT (США). При этом успешные детектирования сигнала на наземно-космических базах удается регулярно получать со всеми наземными телескопами, участвующими в обзоре с РадиоАстрон, включая Российские инструменты системы Квазар-КВО.

    В начале февраля 2013 г. успешно проведены первые наблюдения одной из близких активных галактик M87 в созвездии Девы. Для нее угловое разрешение РадиоАстрона сравнимо с ожидаемым размером тени центральной сверхмассивной черной дыры, согласно предсказаниям теории. В этом эксперименте впервые была использована модернизированная фазированная решетка VLA NRAO (США). Наблюдения прошли успешно. Научная группа продолжает обработку данных.

Пульсары на больших базах интерферометра и межзвездная среда

    При распространении радиоизлучения через неоднородную межзвездную плазму возникает ряд эффектов: увеличение угловых размеров источника излучения, увеличение длительности импульса пульсара, искажения спектра радиоизлучения, модуляция интенсивности приходящих импульсов со временем (мерцания). Эти эффекты возникают в результате интерференции лучей, приходящих в точку наблюдения разными путями из-за преломления на неоднородностях межзвездной плазмы, образующих случайным образом рассеивающие или собирающие «линзы». Для далеких пульсаров современная теория, трактующая перечисленные выше эффекты рассеяния, предсказывает подавление амплитуды ожидаемого интерференционного отклика до величин, лежащих далеко за пределами чувствительности интерферометра РадиАстрон.

 

    На рисунке 2 продемонстрирован новый результат, полученный по далекому пульсару В0329+54, находящемуся на расстоянии в 2 килопарсека. На нём представлена  структура интерференционного отклика на традиционной диаграмме запаздывание (delay) – частота интерференции (fringe rate). Для обычного источника, не подвергшегося эффектам рассеяния, на этой диаграмме должен быть единственный пик. На самом деле наблюдается тесный ансамбль интерференционных откликов, каждый из пиков которого соответствует интерференции лучей, прошедших через свою комбинацию преломлений на неоднородностях плазмы. Представленная диаграмма получена на частоте 316 МГц в канале с правой круговой поляризацией на интерференционной базе между 100-м радиотелескопом GBT Национальной радиоастрономической обсерватории США в Грин Бэнке и космическим радиотелескопом при удалении в 290 000 км и при проекции базы интерферометра в 150 000 км. Наблюдаемая интерференционная структура медленно меняется со временем с характерным масштабом около 100 секунд.

    Современная трактовка эффектов рассеяния при распространении радиоволн через неоднородную межзвездную плазму в нашей галактике предсказывала, что длинноволновое радиоизлучение от пульсаров и квазаров будет размываться. В результате, РадиоАстрон не сможет зарегистрировать от них коррелированный сигнал на больших наземно-космических базах для длин волн 18 и 92 см. Полученные результаты опровергают это предсказание и полностью меняют имеющиеся представления о структуре неоднородностей межзвездной плазмы в нашей галактике.

Галактические водяные мазеры

    В рамках ранней научной программы РадиоАстрон был обнаружен коррелированный сигнал от водяного мазера в области формирования массивных звезд W3 IRS5, расположенной на расстоянии 1,83 килопарсек в спиральном рукаве Персея нашей Галактики. Коррелированный сигнал был получен между космическим радиотелескопом Спектр-Р проекта РадиоАстрон и наземными телескопами: 40-м радиотелескопом в Йебесе (Испания) и 32-м радиотелескопом в Торуни (Польша). Сеанс интерферометрических наблюдений проводился 2 февраля 2013 г. Проекция базы наземно-космического интерферометра составляла около 5,42 диаметра Земли, что обеспечило угловое разрешение до 40 микросекунд дуги. На расстоянии W3~IRS5 от Земли это соответствует линейному разрешению 0,074 астрономической единицы (11 миллионов километров или 8 диаметров Солнца). В этом эксперименте установлен рекорд значений углового разрешения, полученных при исследованиях такого рода (см. рисунки 3, 4).

 

    Комментируя полученную информацию, зав. лабораторией АКЦ ФИАН, к.ф-м.н. Алексей Алакоз сказал: «Такие исследования имеют очень важное значение для понимания механизмов образования мазерного феномена, который позволяет изучать свойства материи в экстремально сильном поле излучения, в среде с сильными отклонениями от равновесного состояния. Понимание механизмов накачки, а также условий в среде, при которых эти механизмы эффективно работают, имеет принципиальное значение для построения цельной картины процесса звездообразования».

АНИ «ФИАН-Информ» по материалам АКЦ ФИАН

07.03.2013

    В рамках ранней научной программы, наземно-космический интерферометр РадиоАстрон продолжает свою работу. Сообщается о новых выдающихся результатах исследований далеких квазаров и протозвезд нашей Галактики. С весны 2013 г. участники программы надеются удвоить объем доступного наблюдательного времени, благодаря вводу в строй станции слежения и сбора информации РадиоАстрон в США.

    Наземно-космический интерферометр успешно зарегистрировал излучение сверх-компактных областей ядер галактик OJ287, BL Lac, 0716+714, 0823+033, 1823+568 на базах от 6 до 11 диаметров Земли в диапазонах 6 и/или 18 см. Также есть указания на успешные измерения на еще больших базах интерферометра, которые в настоящее время проверяются. Появились первые успешные результаты и в диапазоне 1,3 см, пока в интервале от 2,5 до 4,3 диаметров Земли для галактик 0716+714, 0748+126 и 1749+096. Для многих из этих объектов оценки яркостной температуры дают значения около или более 1013 K, что крайне важно для исследования физики синхротронного излучения в ядрах галактик. В случае, если этот результат будет подтвержден для бóльшего количества квазаров, это заставит ученых пересмотреть современные представления о физике излучения джетов в квазарах.

    На иллюстрациях 1 и 2 показан интерференционный отклик РадиоАстрона при наблюдениях ядер активных галактик. (По вертикальной оси: отношение сигнал-шум, горизонтальные оси: остаточные величины задержки и частоты интерференции).

Иллюстрация 1: Лацертида OJ287, диапазон 6 см, проекция базы КРТ-Аресибо около 10 диаметров Земли (2,100 Mλ), отношение сигнал-шум около 12. Копирайт: АКЦ ФИАН

Иллюстрация 2: Квазар 0748+126, диапазон 1.3 см, проекция базы КРТ-GBT около 4.3 диаметров Земли (4,100 Mλ), отношение сигнал-шум около 8. Копирайт: АКЦ ФИАН

    В рамках ранней научной программы РадиоАстрон были также проведены успешные наблюдения водяного мазера в объекте Cepheus А. Этот объект находится на расстоянии 720 парсек от Солнца и содержит молодое скопление массивных звезд и протозвезд, в окрестностях которых образуется мазерное излучение различных молекул. Коррелированный сигнал был получен между космическим радиотелескопом Спектр-Р проекта РадиоАстрон и 40-м наземным радиотелескопом в Йебесе (Испания) в рамках интерферометрического сеанса, прошедшего 18 ноября 2012 г. Проекция базы наземно-космического интерферометра составляла рекордное для наблюдений мазеров значение − около 3.5 диаметра Земли, что обеспечило угловое разрешение до 60 микросекунд дуги. Анализ данных показывает, что отчетливый сигнал на космической базе зарегистрирован от короткоживущей мазерной детали, появившейся в результате вспышки.

 

АНИ "ФИАН-Информ" по материалам АКЦ ФИАН

15.01.2013

    Обсерватория РадиоАстрон, запущенная с Байконура в июле 2011 года, стала первым за многие годы космическим астрофизическим инструментом, созданным российскими специалистами. Радиотелескоп предназначен для работы совместно с глобальной   наземной сетью радиотелескопов, образуя единый наземно-космический интерферометр со сверхдлинной базой (РСДБ) очень высокого углового разрешения – до семи микросекунд.

    Сигналы российской космической станции Спектр-Р с бортовой космической обсерваторией РадиоАстрон теперь будут приниматься ещё одной станцией слежения и приема информации, принадлежащей американской обсерватории Гринбэнк. Соответствующий документ был на днях подписан представителями Астрокосмического центра ФИАН – головной научной организации проекта РадиоАстрон, и Национальной Радиоастрономической обсерватории США Гринбэнк (Green Bank, National Radio Astronomy Observatory, NRAO). Это сообщение поступило от зав. лабораторией Астрокосмического центра ФИАН,  д.ф-м.н. Юрия Ковалева.

    До настоящего времени научную информацию с российского телескопа могла принимать только одна станция слежения, расположенная в подмосковном Пущино. Поэтому, поскольку больше половины времени РадиоАстрон находится вне зоны видимости этой станции, ученые не могут использовать эти периоды для наблюдений и аппарат простаивает.

    «Научные данные мы можем принимать только в прямом эфире. Из-за того, что станция одна, телескоп доступен для нас только 40 % времени, этого пока вполне достаточно для решения задач нашей ранней научной программы. Однако, в середине 2013 года, мы переходим к решению ключевых научных задач, и поэтому к этому моменту нам желательно увеличить количество доступного наблюдательного времени» – сказал Ю.Ковалев.

    К этому он добавил, что еще на стадии проектирования телескопа руководство проекта предвидело, что возникнет необходимость в станциях приема информации за пределами российской территории, и уже тогда вело переговоры с зарубежными коллегами.   

    Самый большой телескоп обсерватории Гринбэнк, расположенной в штате Западная Вирджиния, имеет диаметр антенны 100 м, однако связь с РадиоАстроном будет держать другой телескоп – с 43-метровой антенной. Американские коллеги рассчитывают начать прием данных с российского космического телескопа после Нового Года.

    По словам Ю.Ковалёва, в США нужно отправить российскую радиоаппаратуру, идентичную той, которая установлена на станции в Пущино. Эта аппаратура – уникальная российская разработка. Участники проекта РадиоАстрон рассчитывают в ближайшем будущем оборудовать еще одну станцию слежения – в Южной Африке.

    По поступившим сведениям, испытания по наведению бортовой передающей антенны РадиоАстрон на станцию Гринбэнк и приему ее сигнала 43-метровой антенной проводятся уже с ноября 2012 г. года и проходят успешно. Это вселяет уверенность в том, что ввод станции в эксплуатацию осуществится достаточно быстро.

    Финансирование работы станции слежения Гринбэнк осуществляет Роскосмос.

АНИ "ФИАН-Информ" по материалам АКЦ ФИАН

21.12.2012

В первом открытом конкурсе заявок на наблюдательное время проекта наземно-космического интерферометра РадиоАстон выразили желание участвовать 160 астрофизиков из 18 стран мира, включая 34 российских. Тематика исследований покрывает громадный диапазон задач от квазаров до пульсаров, от космологии до гравитации.

    Стартовал первый открытый конкурс заявок на проведение научных наблюдений, ориентированных на период AO-1 работы радиоинтерферометра РадиоАстрон (июль 2013 - июнь 2014 гг.). (См. http://www.fian-inform.ru/sobytiya-i-meropriyatiya/item/42-obyavlen-otkrytyy-konkurs-na-uchastie-v-nauchnyh-programmah-radioastron)

    Комментируя событие, заведующий лабораторией Астрокосмического центра ФИАН, д.ф-м.н. Юрий Юрьевич Ковалёв сообщил: «Мировое сообщество астрофизиков активно откликнулось на объявление первого открытого конкурса миссии РадиоАстрон. Было получено 31 "Письмо о намерении". Суммарный запрос на период AO-1 составил около 4,5 тысяч часов, что превышает доступное для экспериментов интерферометра наблюдательное время примерно в 4 раза. Около 160 соавторов из 18 стран мира прислали "Письма о намерении", заявив о своем желании принять участие в научных наблюдениях по программе РадиоАстрон. Максимальное количество авторов – 34 – из России, следом идут Австралия, Германия и США с числом участников, в среднем, 20 ученых на страну. Нам было очень приятно увидеть такой активный отклик мирового сообщества. Он свидетельствует о высокой оценке первых результатов проекта и понимании высокого потенциала нового действующего телескопа Спектр-Р – РадиоАстрон».

    Тематика полученных заявок на проведение научных экспериментов охватывает очень широкий спектр научных задач миссии РадиоАстрон. Среди них наибольшее количество заявок связано с исследованиями ядер активных галактик, источников мазерного излучения, пульсаров, межзвездной среды, транзиентных быстро вспыхивающих объектов. Ряд заявок посвящен проблемам астрометрии, гравитации и космологии.

    Процесс подачи заявок будет проходить в три этапа. На первом этапе (к 17 октября 2012 г.) научные коллективы должны были прислать "Письма о намерениях", описывая основную идею своего проекта и объем необходимого наблюдательного времени. На втором этапе (3-4 декабря 2012 г.) научные коллективы участников собираются в Институте радиоастрономии Общества Макса Планка (г. Бонн, Германия) для обсуждения предлагаемых проектов. В этот период будет осуществляться формирование международных консорциумов по направлениям ключевых научных программ миссии РадиоАстрон. Финальные полные заявки от сформированных коллективов на период времени с июля 2013 года по июнь 2014 года, включительно, ожидаются к 1 февраля 2013 г.

    Участие в первом и втором этапах призвано помочь коллективам ученых подготовить наиболее продуманную и технически реализуемую заявку, однако, оно не является обязательным.

     См. подробнее http://www.asc.rssi.ru/radioastron/ao-1/ao1.html

АНИ "ФИАН-Информ" по материалам АКЦ ФИАН

15.10.2012

В начале октября с докладом о проекте «РадиоАстрон» в ФИАНе выступил заведующий лабораторией АКЦ ФИАН доктор физ.-мат.наук Юрий Ковалёв. В своём докладе Ю.Ковалёв сделал краткий обзор ситуации в мировой радиоастрономии, месте отечественных исследователей в этой области науки и подробно рассказал о развитии проекта «РадиоАстрон».

    Радиоастрономия начала интенсивно развиваться после Второй Мировой войны, и очень быстро сложилась ситуация, когда возрастающая чувствительность приёма потребовала новых возможностей по угловому разрешению. Угловое разрешение любого телескопа определяется отношением длины волны наблюдения к диаметру зеркала. При используемых в радиоастрономии длинах волн угловое разрешение – достаточно плохое, и составляет минуты дуги, десятки секунд… С этого начался рассказ Ю.Ковалёва об истории развития отечественного проекта «РадиоАстрон». Эта почти 30-летняя история окончилась триумфом его создателей, когда жарким летом 2011 года на околоземной орбите раскрылся 10-метровый зонтик радиотелескопа и начали поступать первые сигналы о начале его работы. Однако не менее важные события были впереди, - подготовка к совместной работе с наземными радиотелескопами в интерферометрическом режиме со сверхдлинной базой закончилась полным успехом, полученные характеристики превзошли все ожидания.

    В дальнейшем программа миссии «РадиоАстрон» предусматривает проведение исследований гравитационного поля Земли, сверхмассивных чёрных дыр в центрах далёких и близких галактик, черных дыр звёздных масс в нашей галактике, нейтронных и кварковых звёзд, областей звездообразования в нашей и других галактиках, облаков межзвёздной плазмы, мазеров, пульсаров, квазаров и многое другое.

    Научная программа РадиоАстрона состоит из трех основных частей: Ранняя научная программа, Ключевая научная программа, Общее наблюдательное время. Ранняя научная программа, которая выполняется в настоящее время и будет продолжаться до середины 2013 года, включает в себя исследования по основным научным направлениям и модам наблюдений РадиоАстрон.

    На борту космической станции размещены четыре высокочувствительных радиометра, позволяющие проводить астрономические наблюдения в диапазонах радиоволн от 92 см до 1 см. Прошедший период показал, что РадиоАстрон успешно работает на всех диапазонах.

    То, чем справедливо можно гордиться в масштабах отечественной науки, – это установленный на борту космической станции водородный стандарт частоты, созданный российскими учёными и уже целый год работающий на орбите, он превзошел по времени работы американский аналог, проработавший в космосе всего 10 часов. Согласно программе РадиоАстрон, в случае выхода из строя бортового стандарта частоты, будет осуществлён переход на наземный стандарт частоты, установленный в Пущинской  обсерватории.

    Одной из важнейших проблем, решаемых в рамках программы «РадиоАстрон»,  является время накопления сигнала, от которого зависит чувствительность системы. В наземных системах со сверхдлинными базами типичное время накопления сигнала составляет от 1 до 15 мин, оно ограничивается "порчей" фазовых характеристик сигнала при его прохождении через слои земной атмосферы, ионосферы, тропосферы. В случае наличия космического сегмента, при определённых условиях, на определённых диапазонах частот, это время может быть существенно увеличено, благодаря стандарту частоты «Время-Ч», впервые с успехом используемому в космическом исполнении.

    Большой интерес аудитории вызвал изложенный в докладе подход к разгадке внутреннего строения релятивистской струи синхротронного излучения в ядрах активных галактик, радиоизмерения которой подтверждают предположения о её неоднородности, по крайней мере для некоторых далеких галактик. В этом направлении проект РадиоАстрон позволит сделать новый значительный шаг.

    «Радиоастрон – это наиболее значительный за постсоветское время научный космический проект. И развивается он в точном соответствии с программой», - подытожил Юрий Ковалев.

АНИ "ФИАН-информ" по материалам АКЦ ФИАН

12.10.2012

Чуть больше года назад, 27 сентября 2011 года, космический радиотелескоп РадиоАстрон зарегистрировал "первый свет" от остатка сверхновой Кассиопея А. За этот год наземно-космический радиоинтерферометр РадиоАстрон доказал свою стабильность и работоспособность во всех четырех диапазонах длин волн 92, 18, 6 и 1.3 см и продолжает свою работу, давая всё более интересные результаты.

    Новые научные данные были получены по трем основным направлениям Ранней научной программы РадиоАстрон: исследования пульсаров, галактических мазеров и внегалактических радиоисточников. Интерферометрические отклики продетектированы для проекций баз космического аппарата протяжённостью до 20 диаметров Земли, при наблюдениях пульсаров, и до 7 диаметров Земли при наблюдениях квазаров.

Иллюстрация: первое радиоизображение быстропеременного объекта типа BL Lacerta 0716+714

    Международной группой по исследованию ядер активных галактик получено первое изображение быстропеременной активной галактики 0716+714, на длине волны 6.2 см. Изображение было получено на основе совместной работы интерферометра РадиоАстрон и Европейской РСДБ сети (European VLBI Network, EVN, РСДБ-Радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами).

    Наблюдения проведены 14-15 марта 2012 года в рамках ранней научной программы РадиоАстрон по активным ядрам галактик. В работе были использованы данные, полученные в течение наблюдательного сеанса продолжительностью более 24 часов, в котором было задействовано порядка десяти крупнейших наземных радиотелескопов.

    Представленная карта построена с помощью круговой диаграммы направленности размером 0.5 миллисекунды дуги. Цветовые контуры изображения соответствуют уровням равной интенсивности, каждый цветовой контур соответствует возрастанию интенсивности в два раза, начиная с 0.25 мЯн/луч, пик - 0.43 Ян/луч.

    Излучение объекта BL Lacerta 0716+714 было продетектировано интерферометром РадиоАстрон с использованием сверхдлинной базы протяжённостью до 5 диаметров Земли.

    Проведённые измерения позволили определить параметры видимого ядра галактики. Ширина релятивистской струи в её основании оказалась - около 70 микросекунд дуги, или 0.3 парсека, при этом яркостная температура в области радиоизлучения составила 2x10¹² K, что согласуется с моделью излучения релятивистских электронов с доплеровским усилением. Следует отметить, что эти параметры были измерены в момент минимума активности объекта BL Lacerta 0716+714.

АНИ "ФИАН-информ" по материалам АКЦ ФИАН

10.10.2012

В соответствии с программой миссии РадиоАстрон, головной научной организацией которой является Астрокосмический центр (АКЦ) ФИАН, после необходимой отладки работы бортовых систем и взаимодействия космического радиотелескопа с наземными станциями, наступил период его эксплуатации в рамках научно-исследовательских программ. С 2013 года эти программы предусматривают участие российских и международных научных групп, прошедших специальный открытый конкурсный отбор.                                                                                                                                

    Миссия РадиоАстрон, в основе работы которой успешно использован метод радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ), оснащена аппаратными средствами, обладающими целым рядом уникальных характеристик, позволяющих детектировать и исследовать радиоизлучение космических объектов с самым высоким угловым разрешением, а также строить их изображения.

    Эти характеристики и определяют успех всей миссии. Научная программа РадиоАстрон состоит из трех основных частей:
• Ранняя научная программа,
• Ключевая научная программа,
• Общее наблюдательное время.
    Ранняя научная программа (РНП), которая выполняется в настоящее время и будет продолжаться до середины 2013 года, включает в себя исследования по основным научным направлениям и модам наблюдений РадиоАстрон.
    В июне 2013 года, после завершения наблюдений по РНП, начнётся этап работы по Ключевой научной программе (КНП). Главной направленностью проведения этих работ будет исследование по направлениям, в которых РадиоАстрон способен дать наибольший научный результат и где имеются перспективы важных научных открытий.
    Объявленный Открытый конкурс заявок на эксперименты касается участия научных групп в Ключевой научной программе РадиоАстрон на период, который будет продолжаться с июля 2013 по июнь 2014 года включительно. Это так называемый этап AO-1 (RadioAstron Announcement of  Opportunity - 1).
    Процесс формирования заявок на участие в КНП состоит из двух фаз. На первом этапе научными группами должно быть направлено в АКЦ ФИАН «Письмо о намерении». Срок - до 17 октября 2012 года включительно. Все научные группы, отправившие такие письма, будут приглашены к участию в рабочем совещании по обсуждению КНП, запланированном на 3-4 декабря 2012 года в Институте радиоастрономии Общества Макса Планка (Max-Planck-Institut für Radioastronomie), г. Бонн, Германия. На этом совещании группам заявителей предоставляется возможность обсудить с представителями миссии РадиоАстрон свои предложения по КНП и технические возможности их реализации.
    В результате совещания группы заявителей могут объединяться в так называемые КНП-консорциумы, в рамках которых будут готовиться финальные заявки, что является началом второго этапа.
    Окончательно сформированные (полные) заявки на наблюдения в рамках периода AO-1 ожидаются в АКЦ ФИАН к 1 февраля 2013 г. После прохождения процедуры независимого реферирования заявок Российскими и международными экспертами, реализация самых успешных из предложенных КНП начнется на РадиоАстрон с середины 2013 года.

    Весь набор документов, описывающих объявленный конкурс КНП на период RadioAstron AO-1, приведен на сайте Астрокосмического центра ФИАН.

АНИ "ФИАН-информ" по материалам АКЦ ФИАН

20.09.2012

Этим летом состоялась годовщина старта российского научно-исследовательского космического аппарата СПЕКТР-Р, более известного как РадиоАстрон. В своем интервью руководитель ранней научной программы Радиоастрон, заведующий лабораторией АКЦ ФИАН, доктор физ.-мат. наук Юрий Ковалев прокомментировал наиболее важные стороны этой космической одиссеи.

  
О научной программе

    Полная программа РадиоАстрон объединяет 12 научных направлений по исследованию черных дыр и релятивистских струй в ядрах активных галактик, космологии, физике нейтронных звезд, процессам образования звезд и планет и т.д. Научная программа РадиоАстрон стартует с этапа под названием "ранняя научная программа", - это исследования, выполняемые в первый год работы спутника.
    Ранняя научная программа концентрируется на трех направлениях: изучение ядер активных галактик, исследование быстро вращающихся нейтронных звёзд - пульсаров, исследование областей мазерного излучения - так называемых протозвёздных, протопланетных областей, где рождаются звёзды и планеты. После этого будет начата работа в рамках открытой программы по ряду ключевых задач и направлений, по которым ожидаются заявки от групп отечественных и зарубежных ученых.
    Помимо программ по исследованию свермассивных чёрных дыр (с массой порядка миллиарда солнечных масс) и исследованию далёких галактик будут также решаться задачи, связанные с получением характеристик межзвёздной среды. Последнее очень важно, так как будет получена информация о том, как "портится" излучение на пути распространения от космических объектов до Земли. Зная характеристики среды, можно восстановить первоначальный уровень излучения.
    В случае успеха гравитационных экспериментов РадиоАстрон появится возможность приступить к проверке некоторых положений общей теории относительности Эйнштейна. Кроме того будут проведены измерения потенциала гравитационного поля Земли на расстояниях вплоть до Луны - высокоэллиптическая орбита спутника позволяет это сделать.
    Изначально РадиоАстрон был рассчитан на изучение наиболее компактных объектов Вселенной. Это возможно благодаря небывалому угловому разрешению ("чёткости"), которую имеет этот наземно-космический радиоинтерферометр. Благодаря этому РадиоАстрон может решать и уже решает уникальные научные задачи.

Чёрные дыры

    Сегодняшние представления о Вселенной невозможны без принятия факта, что чёрные дыры существуют. Если ученым удастся подтвердить их реальность, то это будет крайне важно. Если же будет доказано, что черные дыры не существуют, это повлечет за собой пересмотр многих современных теорий. Работа РадиоАстрона позволит максимально близко подойти к решению этой задачи, хотя вопрос, что считать доказательством существования черной дыры, - весьма не простой. Черная дыра - это очень тяжёлый объект, за пределы которого свет выйти не может. Эти пределы определяются так называемым гравитационным радиусом, который легко подсчитать, зная массу черной дыры.
    Если представить далёкую активную галактику, в центре которой находится черная дыра, то можно определить, каков приблизительно размер её гравитационного радиуса. Однако сам объект увидеть нельзя, так как он ничего не излучает, а только поглощает. Так же нельзя увидеть излучение, существующее позади этого объекта. Есть возможность увидеть лишь так называемую тень черной дыры, то есть что-то в виде "бублика" или "полумесяца". Раньше этого никто не видел, поскольку такая тень очень мала, но ниша РадиоАстрона - это именно изучение ультракомпактных космических объектов. Его небывалое угловое разрешение и позволяет рассчитывать на то, что данная задача будет успешно решена. Помешать может лишь наличие какого-либо поглощающего вещества перед изучаемым объектом, которое может сработать как непрозрачный экран.
    На сегодня существует по крайней мере две галактики - Дева А и Центавр А, - находящиеся сравнительно недалеко от Земли, - каких-нибудь 16 и 5 мегапарсек, соответственно (в отличие от тех гигапарсерсек расстояний, с которыми обычно приходится иметь дело при изучении квазаров), по которым можно работать, учитывая разрешающую способность РадиоАстрона.

Результаты первого года

    После запуска, осуществлённого ровно год назад, проходили долгие и непростые комплексные испытания космического телескопа РадиоАстрон. На эти тесты ушло именно то время, которое изначально планировалось, хотя по некоторым видам бортового оборудования работа немного затянулась, но не более чем на полмесяца - месяц.
    Для долговременной работы на орбите на борту спутника находится водородный стандарт частоты - атомные часы, запуск которых в космос осуществлён только второй раз за всю историю и при этом впервые. Важно, что впервые в космос запущены атомные часы российского производства, которые работают, обеспечивая именно ту высочайшую стабильность, которая нужна для проведения такого рода исследований.
В соответствии с программой, нужно было проверить работу этих часов, а далее - провести проверки самого космического аппарата, космического телескопа, тестирование и калибровку в режиме одиночной антенны - когда работает только бортовая система. Испытания проводились по разным космическим объектам от планет солнечной системы, туманностей и пульсаров до далеких галактик.
    Всего РадиоАстрон имеет 4 частотных диапазона работы и оснащён 4 космическими приёмниками, настроенными на длины волн: 92 см, 18 см, 6 см, 1,35 см. В создании этих уникальных приёмников принимали участие специалисты из России, США, Финляндии, Голландии, Индии, Германии, Австралии.
    После того как был протестирован сам телескоп, была проверена его работа в режиме интерферометра, то есть совместно с наземными радиотелескопами. Проверки, проведённые по всем диапазонам частот, дали положительные результаты.
    Ранняя научная программа РадиоАстрон стартовала в феврале 2012 года, и уже к настоящему времени получены впечатляющие результаты по каждому из трех основных ее направлений - исследованию квазаров, пульсаров и галактических источников мазерного излучения.

Атомные часы

    В космических исследованиях, использующих интерферометрию, неприемлема точность даже в малые доли секунды. Дело в том, что записи, полученные космическими и наземными радиотелескопами по одному и тому же объекту, в одно и то же время, в том же диапазоне волн, должны совмещаться с точностью на уровне атомных часов. Точность современных атомных часов составляет величину около 10-14 - 10-15, то есть 1 секунда за несколько миллионов лет и более. Если это не обеспечивается, то не будет даже отрицательного результата, будет просто неработающая машина.
    Атомные часы отличаются тем, что способны обеспечивать необходимую синхронизацию записей, принимаемых из разных точек в космосе и на Земле, без неизбежного в таких случаях "расплывания". Кстати, методика, которая используется в такого рода работах была предложена в 60-х годах XX-ого века советскими учёными Л. И. Матвеенко, Н. С. Кардашевым и Г. Б. Шоломицким. Академик Николай Семенович Кардашев - руководитель АКЦ ФИАН, как известно, является научным руководителем проекта РадиоАстрон.

Международный координационный совет Радиоастрон

    Международный научный координационный совет РадиоАстрон работает уже несколько десятков лет, его участие в программах РадиоАстрона обусловлено целым рядом соображений. Во-первых, совет объединяет представителей разных международных исследовательских ресурсов, которые необходимы для успешной работы проекта. Во-вторых, члены совета обладают обширным опытом такого рода исследований. Таким образом, совет активно консультирует и помогает АКЦ ФИАН в организации работы наземно-космического интерферометра на международном уровне.
    В настоящее время совет реорганизован так, чтобы отвечать требованиям нового этапа проекта, начавшегося после запуска спутника и завершения летных испытаний. Сопредседателями совета являются доктор физ.-мат. наук Юрий Ковалев (от миссии РадиоАстрон, ФИАН) и иностранный член РАН Кен Келлерманн (от иностранных участников проекта, Национальная радиоастрономическая обсерватория США).
    Современные системы радиотелескопов настолько дороги, что доступ исследователей к их работе (наблюдательному времени) осуществляется в форме открытых и равноправных конкурсов заявок. Этот подход будет применен и в проекте РадиоАстрон. В июне 2012 года совет обсуждал детали реализации конкурсного принципа в доступе к космическим и наземным ресурсам. К февралю 2013-го ожидается поступление заявок от международных групп ученых в международный Совет экспертов РадиоАстрон (председатель - Др. Фил Эдвардс, Австралия), который и будет определять рейтинг заявок на получение наблюдательного времени. Научные работы по отобранным программам начнутся с середины 2013 года.

Жизненный цикл спутника

    Деградация компонент спутника, как правило, происходит под влиянием космического излучения, которое может повредить элементы или материалы бортовой аппаратуры и систем. Заявленный ресурс работы РадиоАстрона определён сроком до 2016 года. Однако на борту спутника нет ни одной детали, ресурс которой заканчивался бы строго через 5 лет после запуска. Поэтому время жизни РадиоАстрона может оказаться более продолжительным. Следует заметить, что НПО им. Лавочкина - основной разработчик спутника - ранее производило успешные космические аппараты, обычно с существенным запасом по ресурсу.

АНИ "ФИАН-информ" по материалам АКЦ ФИАН

28.08.2012