15.09.2014

В ФИАН представили работу по созданию нового рентгеновского телескопа

Современная солнечная физика уделяет особое внимание изучению мелких, еле заметных вспышек на Солнце: считается, что именно они составляют основную вспышечную активность звезды. Исследование происходящих в них физических процессов требует точных инструментов и активно ведётся, в частности, в диапазоне жёсткого рентгеновского излучения. Сейчас одна из таких установок разрабатывается в рамках международного проекта STIX (Spectrometer Telescope for Imaging X-rays – Телескоп-спектрометр для рентгеновской спектрографии).

Телескоп будет установлен на солнечном орбитальном спутнике Solar Orbiter (SolO), создание которого Европейское космическое агентство планирует завершить к 2017 году. Спутник приблизится к Солнцу на рекордно близкое расстояние и будет работать вблизи орбиты Меркурия. С помощью детальных измерений внутренней гелиосферы и солнечного ветра, а также наблюдений полярных областей звезды, учёные собираются узнать, как Солнце создаёт гелиосферу и управляет ей.

Задача STIX – провести визуализационную спектроскопию солнечного излучения, то есть построить спектральную «картинку» ускоренных электронов вблизи Солнца. Телескоп должен помочь в сборе данных об интенсивности, спектре, времени рассеяния и распределении электронов. Кроме того, дистанционное исследование позволит определить размер, плотность, температуру и мощность петель, образующихся при вспышках.

Телескоп будет работать с угловым разрешением 6 арксек и временным разрешением 0,1 сек в диапазоне энергий от 4 до 150 кэВ. При столь высоких энергиях «обычные» зеркала, используемые в оптических телескопах, неприменимы, так как рентгеновские кванты практически не преломляются в веществе. Поэтому STIX построен в виде комплексной системы, синтезирующей изображения по принципу фурье-оптики. Основой для её создания послужили технологии, разработанные в рентгеновских миссиях Yohkoh (Hard X-ray Telescope (HXT)) и RHESSI (Reuven Ramaty High Energy Spectroscopic Imager).

Об устройстве спектрометра рассказала участница проекта Алин Мюрис, инженер-исследователь из Комиссариата ядерной энергетики (Сакле, Франция):

«Поток фотонов поступает на субколлиматоры – вольфрамовые решётки, разнесённые на расстояние 55 см друг от друга и с некоторым относительным смещением. С коллиматоров частицы попадают на детекторы, из пространственной модуляции в которых можно получить информацию о положении и размере источника излучения. Объединение данных со всех детекторов и позволяет создать полное изображение. Благодаря большому числу субколлиматоров – всего их 64 – мы получим высокую чувствительность матрицы и отличное качество изображения».

Важным новшеством стали детекторы из сплава кадмия, теллурида и цинка. Если германиевые счётчики в RHESSI требуют охлаждения до 75 К (около минус 198 °С), то для кадмиево-теллуридных детекторов достаточно поддерживать температуру не выше 25 °С. Эта задача тоже непроста, учитывая «жаркие» условия, в которых будет работать STIX, но она не требует громоздкой системы криоохлаждения, утяжеляющей спутник.

Учёные уже «примеряют» телескоп и для будущих миссий. Модульный принцип построения STIX позволяет уменьшить спектрометр до одиночного детектора, который можно применять как простой локатор солнечных вспышек. Кроме того, с помощью более массивной сетки и датчиков специалисты думают расширить спектр навыков спектрометра вплоть до исследования высокоэнергетичных фотонов. Есть и идея о дублировании STIX и размещении второго инструмента в другой области Солнечной системы. Тогда установка сможет получать стереоскопические изображения и измерять объём изучаемых объектов.

Источники:

1. KM.RU