06.03.2019

Око вселенной

Из каких элементов состоит российско-германская астрофизическая обсерватория для изучения космических источников рентгеновского излучения «Спектр-РГ». Обсерваторию скоро доставят на Байконур. Её основными инструментами станут российский телескоп ART-XC и немецкий eRosita. Первый разработан Институтом космических исследований РАН и изготовлен РФЯЦ- ВНИИЭФ в Сарове. Второй телескоп немецкого производства, его создали в Институте внеземной физики общества имени Планка. Как минимум до середины следующего десятилетия «Спектр-РГ» останется единственным проектом рентгеновской астрономии. В отличие от существующих сейчас подобных телескопов, поле зрения которых весьма ограниченно, «Спектр-РГ» будет способна сделать полный обзор неба с рекордной чувствительностью. Причём сканированием всего неба обсерватория будет заниматься в течение четырёх лет, а потом еще 2,5 года отработает в режиме точечного наблюдения объектов во Вселенной по заявкам мирового научного сообщества. По некоторым данным, телескопы смогут нанести на карту Вселенной около трёх миллионов чёрных дыр. На вопросы «Вестника Атомпрома» ответил генеральный конструктор по лазерным системам – заместитель директора РФЯЦ-ВНИИЭФ по лазерно-физическому направлению – директор Института лазерно-физических исследований Сергей Гаранин.

Сергей Григорьевич, мы правильно понимаем, что то, что удалось построить в вашем институте, не имеет мировых аналогов?

В том варианте, в каком выполнен ART-XC, телескоп не делался никогда. Впервые удалось сделать такой рентгеновский телескоп, который позволяет нам исследовать астрофизические явления в результате регистрации так называемого жёстко-компонентного рентгеновского излучения в космосе. Фактически, если говорить о реализации этого международного проекта и создании российской составляющей АRТ-XC, то в момент начала работ в России никто не брался за создание такого телескопа. За этот проект позволило взяться то, что РФЯЦ-ВНИИЭФ обладает совокупностью компетенций, уникальным производством и уникальными технологиями. Благодаря всему этому был создан телескоп. И необходимо добавить, конечно, что когда мы начинали, то нам предстояло наряду с разработанными технологиями развить ещё и ряд не существовавших в России. К примеру, для того, чтобы создать рентгеновское зеркало, необходимо отшлифовать поверхности практически до атомарного уровня (порядка 4 ангстрема). Это уже приближается к размерам атомов! Таких технологий не было, и в результате работ, которые были проведены в ядерном центре, эти вопросы были решены.

Благодаря чему это стало возможным?

В результате того, что мы создали свои станки, разработали карту соответствующей технологической обработки. Очень большую роль сыграла возможность развития работ по имитационному моделированию. Это позволило, используя компьютеры, выдать рекомендации относительно технологии. Комплекс работ, который создавался и проводился параллельно этому проекту, сделал возможным осуществить задуманное. Это была не просто идея какого-то одного конкретного специалиста, а комплекс работ, которые проводили различные подразделения в нашем ядерном центре. Участвовали практически все основные подразделения в данной работе. Наличие таких проектов – та основа, на которой передаются компетенции старого поколения новому поколению. Это тот случай, когда совместно работают и люди, имеющие большой опыт, и молодые. Это позволяет передать опыт, и молодые люди через некоторое время становятся лидерами в своих направлениях деятельности. Повторюсь: с одной стороны, именно благодаря такому симбиозу удалось реализовать проект, с другой стороны – подобные проекты помогают процессу передачи компетенции от старшего поколения к новому. Всем известно, что в 90-е годы были определённые «провалы», и потому для нас очень важно иметь такие проекты для сохранения компетенций и дальнейшего развития.

Что касается дальнейшего развития. Можно ли говорить о создании в дальнейшем полностью российской орбитальной обсерватории исключительно нашими усилиями?

Понимаете, проекты создания таких телескопов весьма дорогостоящие. Прежде чем принимается решение, они рассматриваются под микроскопом на разных уровнях: и в Академии наук, и в Роскосмосе, в Правительстве. Тем не менее мы работаем над следующим проектом, который называется телескоп «Спектр-УФ». Кстати, за него не брались другие предприятия. Увидев, как мы реализуем проект «Спектр-РГ» (рентгеновского телескопа), было принято решение о передаче этой работы нам, и эта работа сейчас проводится.   

Важная особенность art-Xc в том, что он, в отличие от зарубежных рентгеновских телескопов, способен работать в «жёстком» диапазоне энергий — от 6 до 30 кэВ. Работающий с ним в паре erosita рассчитан на более «мягкий» диапазон — от 0,3 до 10 кэВ. Такая широта охвата позволит международной космической обсерватории «Спектр РГ» выявить не обнаруженные ранее астрофизические объекты?

Жёсткость излучения – это на самом деле своего рода сленг. Всё определяется энергией квантов. Чем больше энергия квантов, тем более жёсткое излучение, соответственно, чем больше энергия кванта – тем больше он существует и дальше распространяется в пространстве. При изучении соответствующих процессов из более глубоких слоёв Вселенной мы можем получать информацию. Это одна сторона вопроса. С другой стороны, если посмотреть на распределение количества квантов в зависимости от энергии, то, чем жёстче кванты, тем их меньше и тем сложнее их зарегистрировать. Наши немецкие коллеги из института имени Макса Планка взялись за телескоп eRosita для регистрации квантов чуть «помягче», а мы взялись за российский, более «жёсткий» сегмент. Это повлекло предъявление достаточно жёстких требований при разработке новых регистраторов, требований по повышению эффективности. Чем жёстче квант, тем сложнее сфокусировать излучение, изменить его движение. С нашей точки зрения, этот телескоп даст больше информации в плане решения той задачи, которую перед нами ставит Академия наук – исследование Вселенной.

То есть erosita видит шире, а российский телескоп дальше?

Верно, но очень важно понимать и то, что у них есть области пресечения, которые позволят получить информацию в соответствующих областях и её «сшить». Это два разных прибора. Люди, которые занимаются диагностикой, понимают, что очень важно себя проконтролировать и сделать шаг, экстраполяцию в другой области. Это делается для того, чтобы избежать ошибок при работе приборов. Ещё отмечу, что каждое из зеркал должно быть с высокой точностью «привязано» с единой осью, они не могут «болтаться» относительно друг друга и «лежать» косо. Есть очень серьёзные требования, которые тяжело выполнить, что мы как раз и делаем в ходе сборки на наших стендах. Нам удаётся это с помощью лазерного излучения.