11 июля исполнился 31 год с момента запуска советско-французской космической обсерватории «Гамма». Потенциально способный принести множество астрофизических открытий, этот научный проект обернулся неудачей и со временем оказался практически забыт. Но «Открытый Космос» помнит и считает, что память о неудачах не менее важна, чем и о достижениях. Подробнее читайте далее
Обсерватория «Гамма» была предназначена для астрономических наблюдений в рентгеновском и гамма-диапазонах. Её запустили с космодрома Байконур на орбиту при помощи ракеты-носителя «Союз-У2» 11 июля 1990 года. «Гамма» сошла с орбиты 28 февраля 1992 года.
Масса обсерватории составляла 7350 килограммов, а длина порядка 7 метров. Она работала на круговой околоземной орбите высотой порядка 450 километров и наклонением в 51,6 градусов. На борту находились телескопы «Гамма-1», «Диск-М», «Пульсар Х-2», а также звёздный датчик «Телезвезда». Её окончательная конструкция основывается на пилотируемых кораблях «Союз» и «Прогресс», но за долгие годы проектирования много раз менялась.
Проект обсерватории «Гамма» был настоящим долгостроем советской космонавтики. Первые планы возникли ещё в 1965 году. Тогда она должна была входить в состав крупной орбитальной пилотируемой станции, своего рода «транспортного хаба», с которого планировали отправлять в самостоятельный полёт многочисленные пилотируемые космические корабли. В начале 70-х проект станции доработали, и он получил название МКБС/МОК.
Согласно аванпроекту, это была гигантская многомодульная долговременная станция. Её основной модуль должна была вывести на орбиту ракета-носитель сверхтяжёлого класса Н-1, а затем к нему стыковались космические корабли и лабораторные модули. При этом обсерватория «Гамма» должна была стать временно стыкуемым модулем, который, в основном, работал бы отдельно, но периодически возвращался на станцию для обслуживания. Её двигательная установка была такой же, как на пилотируемом «Союзе», только вместо бытового и командного отсеков на ней стоял герметичный контейнер с научными приборами.
Разработка научных инструментов «Гаммы» началась в 1972 году, а через два года к проекту присоединилась Франция. Но неудача проекта Н-1 похоронила и планы по созданию МКБС. Наработки по ней, однако, продолжили жить в станциях «Салют» и «Мир». Не забыли и о космической гамма-обсерватории. С 1976 года её разрабатывали параллельно с космической станцией ДОС-7/ДОС-8 (которая затем получила название «Мир»). На этот раз предполагалось, что «Гамма» не будет стыковаться с «Миром». Вместо этого её должны были дважды в год обслуживать космонавты на «Союзах» — менять кассеты с магнитной плёнкой и чинить научные инструменты. Эскизный проект защитили в 1978 году, а производство началось в 1979.
К 1982 году стало ясно, что обсерватория получается слишком тяжёлой, а все строящиеся «Союзы» будут заняты обслуживанием станции «Мир». Поэтому «Гамму» перепроектировали таким образом, чтобы она не нуждалась в обслуживании — вместо кассет с магнитной плёнкой, которые нужно было доставлять на Землю, на неё установили полностью цифровые устройства для приёма, записи и отправки данных. Запуск обсерватории назначили на 1984 год, но многочисленные технические проблемы при её создании привели к переносам до 1990 года. Спустя 35 лет после начала проекта «Гамма» отправилась в космос.
Основной научный инструмент космической обсерватории «Гамма» — телескоп «Гамма-1». Он был способен регистрировать гамма-излучение с энергией от 50 МэВ до 5 ГэВ с максимальным угловым разрешением около пяти минут дуги — в шесть раз меньше диска полной Луны. Это сопоставимо с характеристиками таких космических гамма-обсерваторий NASA, как Compton и Chandra. Учёные надеялись с его помощью искать источники космических лучей, гипотетические скопления антиматерии и, конечно же, наблюдать за нейтронными звёздами, квазарами и чёрными дырами, в том числе и в ранней Вселенной. Принцип действия телескопа построен на регистрации искровых пробоев вдоль пути следования электронов и позитронов, которые образуются в искровой камере при прохождении через неё гамма-квантов. Энергию частиц определяли два сцинтилляционных счётчика, а фильтровали шумы газовый черенковский счётчик и времяпролётная система. Газ в искровой камере время от времени должен был обновляться из-за постепенного загрязнения. Телескоп был укомплектован звёздным датчиком «Телезвезда», который позволял определять ориентацию с точностью до пяти угловых минут. Его совместно разрабатывали учёные из МИФИ, ИКИ АН СССР, ФИАН, ЛФТИ, Центра ядерных исследований в Сакле и Центра исследований космического излучения в Тулузе.
Гамма-телескоп «Диск-М» должен был заниматься картированием неба в энергетическом диапазоне 100 КэВ — 8 МэВ. Его разработали в ФТИ им. Иоффе. Он регистрировал гамма-кванты с помощью антисовпадительных сцинтилляционных счётчиков из поглощающих кристаллов йодида натрия и йодида цезия, которые установлены в свинцовом колодце и фиксируют совпадения по времени сигналов с одной группы счётчиков только тогда, когда его нет на другой группе. Это позволяет определять направление на источник квантов с точностью до 20 угловых минут и определять его энергию. Он был установлен параллельно с основным телескопом и мог проводить с ним наблюдения одного источника одновременно.
Рентгеновский телескоп «Пульсар Х-2» создали в ИКИ. Его рабочий диапазон составлял от 3 до 25 КэВ, что позволяло наблюдать за источниками рентгеновского излучения — остатками сверхновых, пульсарами, барстерами и т.д. В его состав входил компьютер обработки данных «Спектр-2», который создали французские специалисты. Телескоп проводил наблюдения благодаря четырём независимым пропорциональным счётчикам, которые были разведены друг относительно друга на 10 градусов. Благодаря этому «Пульсар Х-2» мог определять направление на источник рентгеновского излучения с точностью до 30 угловых минут. Кроме того, он мог измерять изменчивость излучения от переменных источников на масштабах от миллисекунд до нескольких дней. Испытания прототипа этого телескопа успешно провели на спутнике «Метеор» в 1989 году.
К сожалению, после запуска обсерватории начались неполадки с научным оборудованием. Гамма-телескоп «Диск-М» пришёл в полную негодность практически сразу же и не проводил никаких наблюдений. В телескопе «Гамма-1» не работала система подачи высокого напряжения на искровую камеру — отказала основная цепь питания её электроники. Поэтому его разрешение ухудшилось примерно до 10 градусов, что фактически исключило возможность построения изображений. При этом остальная аппаратура телескопа продолжила функционировать, что позволило использовать его в качестве гамма-спектрометра и регистратора гамма-всплесков. За время работы в такой роли он наблюдал за пульсарами в Крабовидной туманности, туманности Вела, системах Лебедь Х-3 и Геркулес Х-1 и другими. Кроме того, его использовали для наблюдения за солнечными вспышками и космическими лучами в земной магнитосфере. И лишь вспомогательный рентгеновский телескоп «Пульсар Х-2» исправно работал, параллельно с наблюдениями «Гамма-1» измеряя профили импульсов рентгеновских пульсаров.
После неудачи проекта «Гамма» в отечественной рентгеновской и гамма-астрономии космического базирования на долгие годы установился застой. Лишь в 2019 году на орбиту отправилась совместная российско-германская астрофизическая обсерватория «Спектр-РГ», которая работает в рентгеновском диапазоне. Следующий же телескоп гамма-диапазона, «Гамма-400» запланирован к запуску только в 2030 году.
Автор: Дмитрий Логинов
Источники:
nssdc.gsfc.nasa.gov
cdsads.u-strasbg.fr
Журнал «Земля и Вселенная», выпуск 5/88
