День 13 июля 2019 года, несмотря на «несчастливое» число тринадцать в дате, стал одним из самых удачных для российской космонавтики. В этот день на орбиту отправилась рентгеновская обсерватория «Спектр-РГ», которая шла к этому запуску более 30 лет: первые варианты этой лаборатории начинали создаваться ещё в 1987 году.
Рентгеновский и гамма-диапазон — одни из самых сложных для изучения. Кванты высоких энергий, которые испускают далёкие космические объекты: такие, как чёрные дыры, ядра активных галактик или квазары, — могут легко пронзать миллиарды световых лет, даже не замечая на своём пути громадные облака межзвёздного газа или пыли.
До запуска «Спектра-РГ» последней российской рентгеновской лабораторией на орбите был аппарат «Гранат», запущенный ещё в 1989 году. На нём был установлен телескоп, который использовал специальные кодирующие маски, что позволяло уйти от сложного процесса создания высокоточных рентгеновских зеркал. Однако у такого подхода были и свои ограничения: разрешение «Граната» составляло лишь 15 угловых минут. Для сравнения: человеческий глаз может различить объект с угловым размером около одной минуты: в категориях нашего зрения телескопы «Граната» в рентгеновском диапазоне были подобны очень близорукому человеку, который может увидеть диск Луны, но не увидит на нём никаких деталей.
А вот для «Спектра-РГ» удалось сделать ранее невозможное — в нашей стране были созданы высокоточные зеркала косого падения, которые улучшили чёткость рентгеновской картинки сразу почти на порядок — до 45 угловых секунд. То есть телескопы «Спектра-РГ» стали «зорче» человеческого глаза — причём в самом жёстком рентгеновском диапазоне, в котором не работают ни американский телескоп NASA «Чандра», ни европейский аппарат XMM-Newton. Сложность создания таких зеркал можно понять, если знать, что допуски при их создании равнялись единицам нанометров — величине, сравнимой с размером атома материала самого зеркала. Только в этом случае рентгеновский квант может отразиться точно в фокус телескопа и сформировать там чёткую картинку.
Ещё одной особенностью «Спектра-РГ» станет его уникальное местоположение — рентгеновская лаборатория будет работать на невероятном расстоянии в полтора миллиона километров от нашей планеты, выйдя на орбиту вокруг Солнца. Это расстояние в 5 раз больше, чем расстояние от Земли до Луны — свету надо около 5 секунд, чтобы пройти такой путь. Зачем же запускать аппарат так далеко в космос?
Всё дело в том, что в этом месте расположена особая точка гравитационной системы «Земля—Солнце», именуемая точкой Лагранжа L2. В этой точке любое тело может сохранять своё положение относительно планеты Земля. В точке Лагранжа притяжение Земли и Солнца уравновешены, однако Земля ещё не даёт небольшому телу, например, космическому аппарату, оторваться от себя, и «тащит» его по орбите с тем же периодом обращения в один земной год.
Как следствие, в такой точке любой телескоп будет постоянно находиться в полутени Земли, которая будет почти полностью закрывать от него Солнце. А это очень важно для любых астрономических наблюдений — ведь в рентгеновском диапазоне Солнце является одним из самых ярких объектов нашего неба, и чем меньше попадёт от него случайных рентгеновских квантов на зеркала телескопа — тем лучше.
Путь «Спектра-РГ» к точке Лагранжа займёт долгие 100 дней — только к концу октября обсерватория должна прибыть к месту назначения и включить свои двигатели коррекции для того, чтобы окончательно прописаться по адресу «Земля—Лагранж L2—орбита Солнца». Однако даже эта прописка будет временной — положение в этой точке неустойчивое, и «Спектру-РГ» надо будет постоянно тратить своё топливо для поддержания ориентации. Поэтому гарантийный срок службы аппарата должен составить всего семь с половиной лет.
За первые пять лет «Спектр-РГ» должен построить восемь полных обзоров рентгеновского неба вокруг нас. На Земле все эти детальные карты надо будет внимательно изучить — и найти самые интересные объекты. Удачей будет найти какие-то существенные изменения на последовательных картах — ведь это означает, что мы засекли быстро эволюционирующие объекты, открытие которых всегда является сенсацией. Ведь крупные космические объекты живут в течение миллионов и даже миллиардов лет, а вот их быстрые изменения могут происходить буквально за годы или даже дни. Изучению таких объектов «Спектр-РГ» посвятит последние два года своего срока работы, что должно помочь в изучении, например, «чёрных дыр», окружение которых аппарат может заснять практически напрямую.
В любом случае, можно констатировать, что Россия по-настоящему вернулась на самый передний край исследований самого дальнего космоса — после десятилетий безвременья.
«Спектр-РГ», в добрый путь!
