У JAXA и NASA возникла проблема с телескопом XRISM

Миссия по получению рентгеновских изображений и спектроскопии (XRISM) знаменует собой новую эру в рентгеновской астрономии. Этот космический телескоп, запущенный 6 сентября 2023 года, является результатом сотрудничества между НАСА, Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA) и Европейским космическим агентством (ESA). XRISM оснащен прибором Resolve, предназначенным для получения рентгеновских спектров с беспрецедентной точностью. К сожалению, его работе мешает не открывающийся люк.

История проблем и надежд

Телескоп Suzaku был запущен Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA) в июле 2005 года. Этот рентгеновский телескоп предназначался для изучения энергичных явлений во Вселенной, таких как черные дыры, сверхновые и скопления галактик. К сожалению, вскоре после запуска Suzaku столкнулся с техническими проблемами. Его спектрометр перестал работать из-за сбоя в системе охлаждения, что значительно ограничило его первоначальные возможности.

Несмотря на эту потерю Suzaku смог продолжить свою миссию благодаря другим исправным приборам, способствуя лучшему пониманию экстремальных явлений во Вселенной.

Hitomi, запущенный в феврале 2016 года, стал очередным скачком вперед в технологии рентгеновских телескопов. Оснащенный рентгеновским спектрометром высокого разрешения и другими передовыми приборами, Hitomi обещал предоставить беспрецедентно подробную информацию об энергетических процессах во Вселенной. В частности, миссия была нацелена на беспрецедентно точное изучение галактических ветров, скоплений галактик и источников высокоэнергетического рентгеновского излучения.

Однако вскоре после запуска Hitomi постигла серия катастрофических неудач. В марте 2016 года ряд ошибок в системе управления положением привел к быстрому и неконтролируемому вращению спутника. Попытки стабилизировать Hitomi не увенчались успехом, и в итоге космический аппарат распался на орбите.

Тем не менее эксперименты Suzaku и Hitomi сыграли решающую роль в разработке XRISM. Уроки, извлеченные из неудач и успехов этих миссий, были использованы для улучшения конструкции и надежности рентгеновских инструментов телескопа. К сожалению, и здесь, похоже, все идет не по плану.

Проблема с люком, с которой столкнулся телескоп XRISM

Resolve — основной инструмент XRISM, который был введен в эксплуатацию в 2023 году. Это высокоточный спектрометр мягкого рентгеновского излучения, предназначенный для измерения свойств рентгеновских лучей, испускаемых небесными объектами, с беспрецедентным энергетическим разрешением.

Для работы Resolve используется передовая технология спектрометрии, называемая микрокалориметрией. В отличие от традиционных рентгеновских детекторов, которые преобразуют рентгеновские фотоны в электрические заряды, этот прибор измеряет рентгеновские лучи, преобразуя их энергию в тепло. Это тепло затем обнаруживается и измеряется с высокой точностью, что позволяет определить точную энергию наблюдаемых рентгеновских фотонов.

Главной проблемой миссии в настоящее время является люк апертуры Resolve. Этот люк, изначально предназначенный для защиты спектрометра во время наземных этапов миссии, не открылся, как ожидалось, когда телескоп оказался на орбите. Однако остальные приборы работают в соответствии с планом, позволяя JAXA и NASA собирать ценные данные.

Скопление галактик Abell 2319, запечатленное в рентгеновских лучах (показано фиолетовым цветом) космическим телескопом XRISM.

Реальный риск

Оба космических агентства планируют продолжать эксплуатацию XRISM в его нынешнем виде в течение восемнадцати месяцев, чтобы собрать как можно больше данных, а затем попытаться открыть его снова. Однако такой манёвр сопряжен с несколькими серьезными рисками, которые могут повредить телескоп.

Во-первых, для открытия люка может потребоваться значительное механическое усилие. Такое усилие может привести к повреждению приводов или других механических компонентов телескопа. Действия, необходимые для открытия люка, например, встряхивание телескопа, также могут вызвать вибрацию или толчки, которые могут повлиять на другие чувствительные компоненты.

Еще один риск — изменение температуры. Чтобы попытаться открыть люк, может потребоваться нагреть телескоп. Однако криостат Resolve должен поддерживаться при крайне низких температурах, чтобы обеспечить нормальную работу спектрометра. Его нагрев может нарушить это условие и повредить прибор.

Наконец, если неконтролируемо открыть люк, это может привести к быстрой разгерметизации, что нарушит работу криостата и повлияет на всю систему охлаждения.

В итоге космическим агентствам JAXA и NASA придется тщательно взвесить все риски и выгоды, прежде чем пытаться снова открыть люк Resolve.