XMM-Ньютон - XMM-Newton

XMM-Ньютон
Модель космического корабля XMM-Newton.png
Впечатление художника от XMM-Ньютон космический корабль
ИменаМиссия высокопроизводительной рентгеновской спектроскопии
Рентгеновская миссия с несколькими зеркалами
Тип миссииРентгеновская астрономия
ОператорЕвропейское космическое агентство
COSPAR ID1999-066A
SATCAT нет.25989
Интернет сайтhttp://sci.esa.int/xmm-newton/
http://xmm.esac.esa.int/
Продолжительность миссииПланируется: 10 лет[1]
Прошло: 20 лет, 11 месяцев, 26 дней
Свойства космического корабля
ПроизводительDornier Satellitensysteme, Карл Цейсс, Медиа Ларио, Матра Маркони Спейс, BPD Difesa e Spazio, Fokker Space[2]
Стартовая масса3764 кг (8298 фунтов)[2]
Сухая масса3234 кг (7130 фунтов)
РазмерыДлина: 10,8 м (35 футов)[2]
Размах: 16,16 м (53 фута)[2]
Мощность1600 Вт[2]
Начало миссии
Дата запуска10 декабря 1999, 14:32 (1999-12-10UTC14: 32) универсальное глобальное время[3]
РакетаАриана 5 G № 504[4]
Запустить сайтКосмический центр Гвианы ELA-3[2][4]
ПодрядчикArianespace
Поступил в сервис1 июля 2000 г.[2]
Параметры орбиты
Справочная системаГеоцентрический
Большая полуось65,648,3 км (40,792,0 миль)
Эксцентриситет0.816585
Высота перигея5662,7 км (3518,6 миль)
Высота апогея112,877,6 км (70,138,9 миль)
Наклон67,1338 градусов
Период2789,9 мин.
Эпоха4 февраля 2016, 01:06:30 UTC[5]
Главный телескоп
Тип3 × Вольтер тип-1[2]
ДиаметрНаружное зеркало: 70 см (28 дюймов)[2]
Внутреннее зеркало: 30,6 см (12 дюймов)[2]
Фокусное расстояние7,5 м (25 футов)[2]
Место сбора0,4425 м2 (5 квадратных футов) при 1,5 кэВ[2]
0,1740 м2 (2 кв. Фута) при 8 кэВ[2]
Длины волн0.1-12 кэВ (12-0.1 нм )[2]
РазрешениеОт 5 до 14 угловых секунд[2]
Эмблема миссии XMM-Newton
Знаки отличия астрофизики ЕКА для XMM-Ньютон 
Анимация XMM-Newtonс траектория вокруг Земли

XMM-Ньютон, также известный как Миссия высокопроизводительной рентгеновской спектроскопии и Рентгеновская миссия с несколькими зеркалами, является рентгеновский снимок космическая обсерватория запущен Европейское космическое агентство в декабре 1999 г. Ариана 5 ракета. Это вторая краеугольная миссия ESA. Горизонт 2000 программа. Назван в честь физика и астронома сэра Исаак Ньютон перед космическим кораблем стоит задача исследования межзвездных источников рентгеновского излучения в узком и широком диапазоне спектроскопия, и выполнение первого одновременного изображения объектов как в рентгеновском, так и в оптическом (видимый и ультрафиолетовый ) длины волн.[6]

Первоначально финансируемый на два года с расчетным сроком службы десять лет, космический корабль остается в хорошем состоянии и неоднократно продлевался, последний раз в ноябре 2018 года, и планируется, что он будет работать до конца 2020 года. Вероятно, он получит продление миссии на срок до 2022 г.[7] ЕКА планирует добиться успеха XMM-Ньютон с Продвинутый телескоп для астрофизики высоких энергий (АФИНА), вторая большая миссия в Космическое видение План на 2015–2025 годы, запуск в 2028 году.[8] XMM-Ньютон похоже на НАСА с Рентгеновская обсерватория Чандра, также запущенный в 1999 году.

По состоянию на май 2018 года около 5600 документы были опубликованы либо о XMM-Ньютон или возвращенные научные результаты.[9]

Концепция и история миссии

Объем наблюдений XMM-Ньютон включает обнаружение рентгеновских лучей излучения от астрономических объектов, подробные исследования областей звездообразования, изучение образования и эволюции скопления галактик, среда сверхмассивные черные дыры и составление карты таинственного темная материя.[10]

В 1982 году, еще до запуска XMM-Ньютонс предшественник EXOSAT в 1983 году было выдвинуто предложение о миссии "многозеркального" рентгеновского телескопа.[11][12] В XMM Миссия была официально предложена Комитету по научной программе ЕКА в 1984 г. и получила одобрение Совета министров Агентства в январе 1985 г.[13] В том же году несколько рабочие группы были созданы, чтобы определить осуществимость такой миссии,[11] и цели миссии были представлены на мастерская в Дании в июне 1985 г.[12][14] На этом семинаре было предложено установить на космический корабль 12 низкоэнергетических и 7 высокоэнергетических рентгеновских телескопов.[14][15] Общая конфигурация космического корабля была разработана к февралю 1987 г. и во многом основывалась на уроках, извлеченных во время EXOSAT миссия;[11] Рабочая группа по телескопам сократила количество рентгеновских телескопов до семи стандартных единиц.[14][15] В июне 1988 г. Европейское космическое агентство одобрило эту миссию и объявило о проведении расследования («объявление о возможности»).[11][15] Благодаря усовершенствованию технологии количество необходимых рентгеновских телескопов сократилось до трех.[15]

В июне 1989 г. был выбран инструмент для миссии и начаты работы по аппаратному обеспечению космического корабля.[11][15] Команда проекта была сформирована в январе 1993 г. и базировалась в Европейский центр космических исследований и технологий (ESTEC) в Нордвейк, Нидерланды.[13] Генеральный подрядчик Dornier Satellitensysteme (дочерняя компания бывшего DaimlerChrysler Aerospace ) был выбран в октябре 1994 г. после того, как миссия была утверждена на этапе реализации, с началом разработки и строительства в марте 1996 г. и марте 1997 г., соответственно.[13][14] Исследовательский центр XMM Survey был основан в Университет Лестера в 1995 г.[11][16] Три модуля полетных зеркал для рентгеновских телескопов были поставлены итальянским субподрядчиком Media Lario в декабре 1998 года.[14] а в сентябре 1999 г. завершились интеграция и испытания космических аппаратов.[13]

XMM выехал из центра интеграции ESTEC 9 сентября 1999 г., доставлен по дороге в Katwijk затем на барже Emeli к Роттердам. 12 сентября космический корабль покинул Роттердам в Французская Гвиана на борту Arianespaceс транспортное судно MN Тукан.[17] В Тукан пришвартован во французском гвианском городе Куру 23 сентября и был доставлен в Космический центр Гвианыс Ariane 5 Final Assembly Building для окончательной подготовки к запуску.[18]

Запуск XMM произошел 10 декабря 1999 г. в 14:32 UTC из Космического центра Гвианы.[19] XMM был отправлен в космос на борту Ариана 5 04 и выведен на высокоэллиптическую орбиту с углом 40 градусов, перигей 838 км (521 миль) и апогей 112 473 км (69 887 миль).[2] Через сорок минут после выхода из разгонного блока Ariane телеметрия подтвердила наземным станциям, что солнечные батареи космического корабля успешно развернуты. Инженеры подождали еще 22 часа, прежде чем дать команду бортовым двигательным установкам сработать в общей сложности пять раз, что в период с 10 по 16 декабря изменило орбиту на 7 365 × 113 774 км (4576 × 70 696 миль) с наклоном 38,9 градуса. . В результате космический аппарат сделал один полный революция Земли примерно каждые 48 часов.[2][20]

Сразу после запуска XMM начал свой Фаза запуска и ранней орбиты операций.[21] 17 и 18 декабря 1999 г. были открыты двери рентгеновских модулей и оптических мониторов, соответственно.[22] Активация инструмента началась 4 января 2000 г.,[2] и этап ввода в эксплуатацию приборов начался 16 января.[23] Оптический монитор (OM) впервые загорелся 5 января - две камеры европейского фотонного изображения (EPIC). MOS -ПЗС-матрицы последовал 16 января и EPIC пн -CCD 22 января, а спектрометры с отражательными решетками (RGS) увидели первый свет 2 февраля.[23] 3 марта начался этап калибровки и проверки рабочих характеристик,[2] и обычные научные операции начались 1 июня.[23]

Во время пресс-конференции 9 февраля 2000 г. ЕКА представило первые изображения, сделанные XMM и объявил, что для космического корабля выбрано новое название. В то время как программа формально называлась «Миссия по высокопроизводительной рентгеновской спектроскопии», новое название отражало бы характер программы и автора области спектроскопии. Объясняя новое имя XMM-НьютонРоджер Боннет, бывший директор по науке ЕКА, сказал: «Мы выбрали это имя, потому что сэр Исаак Ньютон был человеком, который изобрел спектроскопию, а XMM - это миссия по спектроскопии». Он отметил, что, поскольку Ньютон является синонимом гравитации, а одной из целей спутника было обнаружение большого количества кандидатов в черные дыры, «не было лучшего выбора, чем XMM-Newton для названия этой миссии».[24]

Включая все строительство, запуск космического корабля и два года эксплуатации, проект был выполнен в рамках бюджета € 689 миллионов (условия 1999 г.).[13][14]

Операция

Космический корабль имеет возможность снижать рабочую температуру камер EPIC и RGS, функция, которая была включена для противодействия вредному воздействию ионизирующего излучения. радиация на камеру пиксели. Как правило, инструменты охлаждаются, чтобы уменьшить количество темное течение внутри устройств. В ночь с 3 на 4 ноября 2002 г. РГС-2 был охлажден с начальной температуры -80 ° C (-112 ° F) до -113 ° C (-171 ° F), а через несколько часов до - 115 ° С (-175 ° F). После анализа результатов было определено, что оптимальная температура для обоих блоков RGS будет -110 ° C (-166 ° F), и в течение 13–14 ноября и RGS-1, и RGS-2 были установлены на этот уровень. В течение 6–7 ноября детекторы EPIC MOS-CCD охлаждались с начальной рабочей температуры –100 ° C (–148 ° F) до нового значения –120 ° C (–184 ° F). После этих корректировок камеры EPIC и RGS показали значительное улучшение качества.[25]

18 октября 2008 г. XMM-Ньютон произошел неожиданный сбой связи, в течение которого не было контакта с космическим кораблем. Хотя была выражена некоторая озабоченность по поводу того, что транспортное средство могло пострадать в результате катастрофы, фотографии, сделанные астрономами-любителями в Обсерватория Штаркенбург в Германии и в других местах по всему миру показали, что космический корабль цел и держится на курсе. Наконец, слабый сигнал был обнаружен с помощью 35-метровой (115 футов) антенны в Новая Норча, Западная Австралия, и общение с XMM-Ньютон предположил, что переключатель радиочастоты космического корабля вышел из строя. После поиска решения проблемы наземные контроллеры использовали НАСА антенна 34 м (112 футов) на Голдстоунский комплекс дальней космической связи для отправки команды, переводящей переключатель в его последнее рабочее положение. ЕКА сообщило в пресс-релизе, что 22 октября наземная станция на Европейский центр космической астрономии (ESAC) установил контакт со спутником, подтвердив, что процесс сработал и что спутник снова под контролем.[26][27][28]

Расширения миссий

Благодаря хорошему состоянию космического корабля и значительным объемам данных, XMM-Ньютон получил несколько продлений миссии Комитетом по научной программе ЕКА. Первое продление произошло в ноябре 2003 г. и продлило операции до марта 2008 г.[29] Второе продление было одобрено в декабре 2005 г. и продлило работы до марта 2010 г.[30] Третье продление было принято в ноябре 2007 года, которое предусматривало работу до 2012 года. В рамках одобрения было отмечено, что на борту спутника было достаточно расходных материалов (топлива, мощности и механического состояния), чтобы теоретически продолжить работу после 2017 года.[31] Четвертое продление в ноябре 2010 года одобрило операции до 2014 года.[32] Пятое продление было одобрено в ноябре 2014 года с продолжением работы до 2018 года.[33]

Космический корабль

Макет XMM-Ньютон на Cité de l'espace, Тулуза.

XMM-Ньютон представляет собой космический телескоп длиной 10,8 метра (35 футов) и шириной 16,16 метра (53 фута) с развернутыми солнечными батареями. На момент запуска он весил 3764 килограмма (8298 фунтов).[2] Космический аппарат имеет три степени стабилизации, что позволяет ему наводиться на цель с точностью от 0,25 до 1. угловые секунды. Эта стабилизация достигается за счет использования космического аппарата Подсистема управления ориентацией и орбитой. Эти системы также позволяют космическому кораблю указывать на различные небесные цели и могут поворачивать его не более чем на 90 градусов в час.[11][24] Инструменты на борту XMM-Ньютон три европейских фотонных камеры (EPIC), две отражательные решетки Спектрометры (RGS) и оптический монитор.

Космический корабль имеет примерно цилиндрическую форму и состоит из четырех основных компонентов. В носовой части космического корабля находится Платформа поддержки зеркала, который поддерживает сборки рентгеновских телескопов и системы решеток, оптический монитор и два звездные трекеры. Этот компонент окружает Сервисный модуль, на котором установлены различные системы поддержки космических аппаратов: компьютер и электрические автобусы расходные материалы (например, топливо и охлаждающая жидкость ), солнечные батареи, телескоп Sun Shield и два S-диапазон антенны. За этими единицами стоит Трубка телескопа, полая полая труба длиной 6,8 метра (22 фута) углеродное волокно конструкция, обеспечивающая точное расстояние между зеркалами и оборудованием для их обнаружения. В этом разделе также размещены дегазация оборудование на его внешней стороне, которое помогает удалить любые загрязнения изнутри спутника. В кормовой части космического корабля находится Сборка фокальной плоскости, который поддерживает платформу фокальной плоскости (на которой установлены камеры и спектрометры), а также сборку обработки данных, распределения энергии и радиатора.[34]

Инструменты

Европейские фотонные камеры

Три Европейские фотонные камеры (EPIC) - основные инструменты на борту XMM-Ньютон. Система состоит из двух MOS -CCD камеры и одиночный пн -CCD камера, с общим полем зрения 30 угловые минуты и диапазон энергетической чувствительности между 0,15 и 15 кэВ (82,7 до 0,83 Ангстремс). Каждая камера содержит шестипозиционный колесо фильтра, с тремя типами рентгеновских прозрачных фильтров, в полностью открытом и полностью закрытом положении; каждый также содержит радиоактивный источник, используемый для внутренней калибровки. Камеры могут работать независимо в различных режимах, в зависимости от необходимой чувствительности изображения и скорости, а также интенсивности цели.[35][36][37]

Две камеры MOS-CCD используются для обнаружения рентгеновских лучей низкой энергии. Каждая камера состоит из семи кремниевые чипы (один в центре и шесть по кругу), причем каждый чип содержит матрицу размером 600 × 600 пиксели, что дает камере общее разрешение около 2,5 мегапикселей. В качестве обсуждалось выше, у каждой камеры есть большая прилегающая радиатор который охлаждает прибор до рабочей температуры -120 ° C (-184 ° F). Они были разработаны и построены Университет Лестера Центр космических исследований и EEV Ltd.[25][35][37]

Камера pn-CCD используется для обнаружения высокоэнергетического рентгеновского излучения и состоит из одного кремниевого чипа с двенадцатью отдельными встроенными CCD-матрицами. Каждая ПЗС-матрица имеет размер 64 × 189 пикселей, что составляет 145 000 пикселей. На момент постройки pn-CCD камера на XMM-Ньютон был самым большим из когда-либо созданных устройств с чувствительной областью 36 см.2 (5,6 кв. Дюйма). Радиатор охлаждает камеру до −90 ° C (−130 ° F). Эта система была создана Astronomisches Institut Tübingen, то Институт внеземной физики Макса Планка и PNSensor по всей Германии.[35][38][39]

Система EPIC записывает три типа данных о каждом рентгеновском снимке, обнаруженном ее ПЗС-камерами. Время, когда появляется рентгеновский снимок, позволяет ученым развивать кривые блеска, который прогнозирует количество поступающих рентгеновских лучей с течением времени и показывает изменения яркости цели. Там, где рентгеновские лучи попадают в камеру, можно получить видимое изображение цели. Количество энергии, переносимой рентгеновскими лучами, также может быть обнаружено и помогает ученым определять физические процессы, происходящие в цели, такие как ее температура, химический состав и окружающая среда между целью и телескопом. .[40]

Спектрометры с отражательной решеткой

В Спектрометры с отражательной решеткой (RGS) являются вторичной системой на космическом корабле и состоят из двух камер фокальной плоскости и связанных с ними решеток отражающих решеток. Эта система используется для создания Рентгеноспектральные данные и может определить элементы присутствуют в мишени, а также температура, количество и другие характеристики этих элементов. Система RGS работает в От 2,5 до 0,35 кэВ (От 5 до 35 ангстрём), который позволяет обнаруживать углерод, азот, кислород, неон, магний, кремний и железо.[41][42]

Каждая камера в фокальной плоскости состоит из девяти устройств MOS-CCD, установленных в ряд и следующих по кривой, называемой Круг Роуленда. Каждая ПЗС-матрица содержит 384 × 1024 пикселей, что дает общее разрешение более 3,5 мегапикселей. Общая ширина и длина матрицы ПЗС определялись размером спектра RGS и диапазоном длин волн соответственно. Каждая ПЗС-матрица окружена относительно массивной стенкой, обеспечивающей теплопроводность и радиация экранирование. Двухступенчатые радиаторы охлаждают камеры до рабочей температуры -110 ° C (-166 ° F). Системы камер были результатом совместной работы СРОН, то Институт Пауля Шеррера, и MSSL, с оборудованием EEV Ltd и Contraves Space.[25][41][42][43][44]

Решетки отражающих решеток прикреплены к двум основным телескопам. Они позволяют примерно 50% входящих рентгеновских лучей беспрепятственно проходить в систему EPIC, а остальные 50% перенаправляют на камеры фокальной плоскости. Каждый RGA был спроектирован так, чтобы содержать 182 идентичных решетки, хотя из-за ошибки изготовления в одной осталось 181. Поскольку зеркала телескопа уже сфокусировали рентгеновские лучи, чтобы сходиться в фокусной точке, каждая решетка имеет одинаковый угол падения, как и в случае с В камерах в фокальной плоскости каждая решетка имеет форму круга Роуленда. Эта конфигурация минимизирует фокальные аберрации. Каждая решетка 10 × 20 см (4 × 8 дюймов) состоит из 1 мм (0,039 дюйма) толщиной Карбид кремния субстрат, покрытый 2,000-ангстрем (7.9×10−6 в) золото фильм, и поддерживается пятью бериллий ребра жесткости. Решетки содержат большое количество канавок, которые фактически осуществляют отклонение рентгеновских лучей; каждая решетка содержит в среднем 646 канавок на миллиметр. RGA были построены Колумбийский университет.[41][42]

Оптический монитор

В Оптический монитор (OM) - 30 см (12 дюймов) Ричи-Кретьен оптический / ультрафиолетовый телескоп, предназначенный для одновременных наблюдений вместе с рентгеновскими приборами космического корабля. ОМ чувствителен между 170 и 650 нанометров в квадратном поле зрения 17 × 17 угловых минут, совмещенном с центром поля зрения рентгеновского телескопа. Оно имеет фокусное расстояние 3,8 м (12 футов) и фокусное отношение из / 12.7.[45][46]

Инструмент состоит из модуля телескопа, содержащего оптику, детекторы, технологическое оборудование и источник питания; и модуль цифровой электроники, содержащий блок управления прибором и блоки обработки данных. Входящий свет направляется в одну из двух полностью резервированных детекторных систем. Свет проходит через 11-позиционный колесо фильтра (один непрозрачный для блокировки света, шесть широкополосных фильтров, один фильтр белого света, одна лупа и два гризмы ), затем через усилитель, который усиливает свет в миллион раз, затем на датчик CCD. ПЗС имеет размер 384 × 288 пикселей, из которых 256 × 256 пикселей используются для наблюдений; каждый пиксель дополнительно субдискретизируется до 8 × 8 пикселей, в результате чего конечный продукт имеет размер 2048 × 2048. Оптический монитор был построен Лаборатория космических исследований Малларда при участии организаций из США и Бельгии.[45][46]

Телескопы

Фокусировка рентгеновских лучей со скользящим отражением в оптической системе Wolter Type-1

В системы EPIC и RGS поступают три телескопа, специально разработанные для направления рентгеновских лучей на основные инструменты космического корабля. Каждый узел телескопа имеет диаметр 90 см (35 дюймов), длину 250 см (98 дюймов) и базовый вес 425 кг (937 фунтов). Два телескопа с решетками отражающих решеток весят дополнительно 20 кг (44 фунта). Компоненты телескопов включают (спереди назад) дверцу зеркала в сборе, входную и рентгеновскую. перегородки, модуль зеркала, отражатель электронов, решетка отражающих решеток в двух сборках и выходная перегородка.[13][47][48][49]

Каждый телескоп состоит из 58 цилиндрических, вложенных друг в друга Зеркала Wolter Type-1 разработаны Media Lario из Италии, каждый длиной 600 мм (24 дюйма) и диаметром от 306 до 700 мм (от 12,0 до 27,6 дюйма), обеспечивая общую площадь сбора 4425 см2 (686 кв. Дюймов) при 1,5 кэВ и 1740 см2 (270 кв. Дюймов) на 8 кэВ.[2] Зеркала имеют толщину от 0,47 мм (0,02 дюйма) для самого внутреннего зеркала до 1,07 мм (0,04 дюйма) для самого внешнего зеркала, а расстояние между каждым зеркалом составляет от 1,5 до 4 мм (0,06 до 0,16 дюйма) от самого внутреннего до самого внешнего. .[2] Каждое зеркало было создано путем осаждения из паровой фазы слоя золота 250 нм, отражающей поверхность, на полированный алюминий. оправка, с последующим гальванопластика монолитный никель опорный слой на золото. Готовые зеркала вклеивали в пазы Инконель паук, который поддерживает их выравнивание с точностью до пяти микрон, необходимой для достижения адекватного разрешения рентгеновских лучей. Оправки изготовлены на заводе Carl Zeiss AG, а гальванопластика и окончательная сборка были выполнены Media Lario при участии Кайзер-Треде.[50]

Подсистемы

Система управления ориентацией и орбитой

Космический аппарат трехосный контроль отношения обрабатывается Система управления ориентацией и орбитой (AOCS), состоящий из четырех колеса реакции, четыре инерциальные единицы измерения, два звездные трекеры, три штрафа Датчики солнца, и три датчика обнаружения Солнца. AOCS был предоставлен Матра Маркони Спейс Соединенного Королевства.[2][51][52]

Грубую ориентацию КА и поддержание орбиты обеспечивают два комплекта по четыре 20-ньютон (4.5 фунтж ) гидразин двигатели (основные и резервные).[2] Гидразиновые двигатели были построены DASA-RI Германии.[53]

Системы питания

Первичная мощность для XMM-Ньютон обеспечивается двумя фиксированными солнечными батареями. Массивы состоят из шести панелей размером 1,81 × 1,94 м (5,9 × 6,4 фута), всего 21 м.2 (230 квадратных футов) и массой 80 кг (180 фунтов). На момент запуска массивы обеспечивали мощность 2200 Вт и, как ожидается, через десять лет эксплуатации обеспечат 1600 Вт. Развертывание каждого массива заняло четыре минуты. Массивы предоставлены Fokker Space Нидерландов.[2][54]

Когда прямые солнечные лучи недоступны, питание обеспечивается двумя никель-кадмиевые батареи обеспечивая 24 А · ч и весом 41 кг (90 фунтов) каждый. Батареи были предоставлены SAFT Франции.[2][54]

Система радиационного контроля

Камеры сопровождаются Система радиационного контроля EPIC (ERMS), который измеряет радиационную обстановку вокруг космического корабля; в частности, окружающий поток протонов и электронов. Это обеспечивает предупреждение о событиях, вызывающих повреждающее излучение, чтобы обеспечить автоматическое отключение чувствительных ПЗС-матриц камеры и соответствующей электроники. СЭД была построена Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements Франции.[13][35][37]

Камеры визуального наблюдения

В Камеры визуального наблюдения (VMC) на космическом корабле были добавлены для отслеживания развертывания солнечных батарей и солнцезащитного экрана, а также предоставили изображения срабатывания двигателей и выделения газа из телескопической трубы во время ранних операций. Два VMC были установлены на сборке фокальной плоскости. Первый - FUGA-15, черно-белая камера с высоким динамический диапазон и разрешение 290 × 290 пикселей. Второй - IRIS-1, цветная камера с переменным время воздействия и разрешение 400 × 310 пикселей. Обе камеры имеют размеры 6 × 6 × 10 см (2,4 × 2,4 × 3,9 дюйма) и вес 430 г (15 унций). Они используют активные пиксельные датчики, технология, которая была новой во времена XMM-Ньютонс разработка. Камеры были разработаны ОИК – Делфт и IMEC, оба Бельгии.[53][55]

Наземные системы

XMM-Ньютон Центр управления полетом находится на Европейский центр космических операций (ESOC) в Дармштадт, Германия. Два наземные станции, находится в Перт и Куру, используются для поддержания постоянного контакта с космическим кораблем на большей части его орбиты. Резервные наземные станции расположены в Виллафранка-дель-Кастильо, Сантьяго, и Донгара. Потому что XMM-Ньютон не содержит бортового хранилища данных, научные данные передаются на эти наземные станции в режиме реального времени.[20]

Затем данные пересылаются в Европейский центр космической астрономиис Научно-операционный центр в Виллафранка-дель-Кастильо, Испания, где обработка трубопроводов выполняется с марта 2012 года. Данные архивируются в Центре научных данных ESAC,[56] и распространены в зеркальных архивах в Центр космических полетов Годдарда и Научный центр XMM-Newton Survey (SSC) в L'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie. До июня 2013 года SSC ​​эксплуатировалась Университет Лестера, но операции были перенесены из-за прекращения финансирования Соединенным Королевством.[16][57]

Наблюдения и открытия

Космическая обсерватория использовалась для открытия скопление галактик XMMXCS 2215-1738, В 10 миллиардах световых лет от Земли.[58]

Предмет SCP 06F6, обнаруженный Космический телескоп Хаббла (HST) в феврале 2006 г. XMM-Ньютон в начале августа 2006 г. и, похоже, показал рентгеновское свечение вокруг него.[59] на два порядка ярче, чем у сверхновые.[60]

В июне 2011 года команда из Женевский университет, Швейцария, сообщил XMM-Ньютон наблюдая вспышку, которая длилась четыре часа с пиковой интенсивностью, в 10000 раз превышающей нормальную, из наблюдения Сверхгигантский быстрый транзиент рентгеновского излучения IGR J18410-0535, где синий сверхгигант звезда выбросила шлейф материи, который был частично поглощен меньшим товарищем нейтронная звезда с сопутствующим рентгеновским излучением.[61][62]

В феврале 2013 года было объявлено, что XMM-Ньютон вместе с NuSTAR впервые измерили скорость вращения огромная черная дыра, наблюдая черную дыру в ядре галактики NGC 1365. В то же время он подтвердил модель, объясняющую искажение рентгеновских лучей, испускаемых черной дырой.[63][64]

В феврале 2014 года отдельные анализы, извлеченные из спектра рентгеновского излучения, наблюдаемого XMM-Ньютон монохроматический сигнал около 3,5 кэВ.[65][66] Этот сигнал исходит от разных скопления галактик, и несколько сценариев темная материя может оправдать такую ​​линию. Например, кандидат на 3,5 кэВ аннигилирует на 2 фотона,[67] или частица темной материи с энергией 7 кэВ, распадающаяся на фотон и нейтрино.[68]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Информационный бюллетень XMM-Newton". Европейское космическое агентство. 20 августа 2014 г.. Получено 16 июн 2018.
  2. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р s т ты v ш Икс у z Уилсон, Эндрю (июнь 2005 г.). «ХММ-Ньютон» (PDF). Достижения ESA (3-е изд.). Европейское космическое агентство. С. 206–209. ISBN  92-9092-493-4. Публикация ЕКА BR-250.
  3. ^ «Безупречный старт». Европейское космическое агентство. 10 декабря 1999 г.. Получено 21 сентября 2014.
  4. ^ а б «Ариан-5». Страница космоса Гюнтера. Получено 21 сентября 2014.
  5. ^ «ХММ - Орбита». Небеса выше. 3 февраля 2016 г.. Получено 3 февраля 2016.
  6. ^ «XMM-Newton: цели». Европейское космическое агентство.8 июля 2011 г.. Получено 5 февраля 2016.
  7. ^ «Увеличенный срок службы научных миссий ЕКА». ЕКА. Получено 14 ноября 2018.
  8. ^ Бауэр, Маркус (27 июня 2014 г.). «Афина для изучения горячей и энергичной Вселенной». Европейское космическое агентство. Получено 8 июн 2017.
  9. ^ Кречмар, Питер (2018). XMM-Newton Общий статус миссии (PDF). Встреча группы пользователей XMM-Newton №19. 17-18 мая 2018 г. Вильяфранка-дель-Кастильо, Испания.
  10. ^ Шартель, Норберт; Сантос-Ллео, Мария; Пармар, Арвинд; Клавель, Жан (февраль 2010 г.). «10 лет открытий: в память о первом десятилетии XMM-Newton». Бюллетень ЕКА (141): 2–9. ISSN  0376-4265.
  11. ^ а б c d е ж грамм «Обзор XMM-Newton». Европейское космическое агентство. 4 июня 2013 г.. Получено 31 января 2016.
  12. ^ а б Jansen, F .; Lumb, D .; Altieri, B .; Clavel, J .; Ehle, M .; и другие. (2001). "Обсерватория XMM-Newton. I. Космический корабль и операции" (PDF). Астрономия и астрофизика. 365 (1): L1 – L6. Bibcode:2001A & A ... 365L ... 1J. Дои:10.1051/0004-6361:20000036.
  13. ^ а б c d е ж грамм «Вселенная просвечена рентгеновскими лучами, и британская наука удостоена чести». Авиастроение и аэрокосмические технологии. Изумрудная группа. 72 (4). 2000. Дои:10.1108 / aeat.2000.12772daf.010.
  14. ^ а б c d е ж Lumb, Дэвид Х .; Шартель, Норберт; Янсен, Фред А. (февраль 2012 г.). «Обсерватория XMM-Newton». Оптическая инженерия. 51 (1). 011009. arXiv:1202.1651. Bibcode:2012OptEn..51a1009L. Дои:10.1117 / 1.OE.51.1.011009.
  15. ^ а б c d е Ла Паломбара, Никола (12 сентября 2010 г.). «Двадцать лет с XMM (и даже больше ...)» (PDF). Istituto Nazionale di Astrofisica. Получено 31 января 2016.
  16. ^ а б «Исследовательский центр XMM-Newton Survey». Университет Лестера. Получено 31 января 2016.
  17. ^ "'Черная красавица плывет в тропики ». Европейское космическое агентство. 13 сентября 1999 г.. Получено 3 февраля 2016.
  18. ^ «XMM прибывает во Французскую Гвиану». Европейское космическое агентство. 27 сентября 1999 г.. Получено 3 февраля 2016.
  19. ^ «XMM-Newton: детали траектории». Национальный центр данных по космической науке. НАСА. Получено 1 февраля 2016.
  20. ^ а б "XMM-Newton: Орбита / Навигация". Европейское космическое агентство. 19 сентября 2011 г.. Получено 2 февраля 2016.
  21. ^ "XMM-Newton Operations". Европейское космическое агентство. Получено 3 февраля 2016.
  22. ^ "PR 54-1999: XMM прекрасно летает" (Пресс-релиз). Европейское космическое агентство. 20 декабря 1999 г. PR 54-1999. Получено 3 февраля 2016.
  23. ^ а б c "XMM-Newton Что нового". НАСА. Получено 3 февраля 2016.
  24. ^ а б "XMM-Newton: информационный бюллетень". Европейское космическое агентство. 21 декабря 2012 г.. Получено 3 февраля 2016.
  25. ^ а б c «Первые результаты охлаждения приборов XMM-Newton RGS и EPIC MOS». Европейское космическое агентство. 11 ноября 2002 г.. Получено 5 февраля 2016.
  26. ^ «ЕКА получает орбитальный вызов о помощи». Aero-News.net. 23 октября 2008 г.. Получено 5 февраля 2016.
  27. ^ «Восстановление контакта с XMM-Newton». Европейское космическое агентство. 22 октября 2008 г.. Получено 5 февраля 2016.
  28. ^ «XMM-Newton снова говорит громко и ясно». Европейское космическое агентство. 23 октября 2008 г.. Получено 5 февраля 2016.
  29. ^ "XMM-Newton-NEWS # 36". Европейское космическое агентство. 1 декабря 2003 г.. Получено 4 февраля 2016.
  30. ^ «Утверждено расширение миссии XMM-Newton». Европейское космическое агентство. 6 декабря 2005 г.. Получено 4 февраля 2016.
  31. ^ «Утверждено расширение миссии XMM-Newton». Европейское космическое агентство. 15 ноября 2007 г.. Получено 4 февраля 2016.
  32. ^ «Европа сохраняет свое присутствие на последнем рубеже». Европейское космическое агентство. 22 ноября 2010 г.. Получено 5 февраля 2016.
  33. ^ «Продление срока службы для научных миссий ЕКА». Европейское космическое агентство. 20 ноября 2014 г.. Получено 5 февраля 2016.
  34. ^ Barré, H .; Nye, H .; Джанин, Г. (декабрь 1999 г.). "Обзор системы обсерватории XMM". Бюллетень. Европейское космическое агентство. 100 (100): 15–20. Bibcode:1999ESABu.100 ... 15B. ISSN  0376-4265.
  35. ^ а б c d "XMM-Newton: Инструменты: Европейская фотонная камера (EPIC)". Европейское космическое агентство. 18 августа 2015 г.. Получено 6 февраля 2016.
  36. ^ «Научные режимы камер EPIC». Справочник пользователя XMM-Newton. Европейское космическое агентство. 20 июля 2015. с. 3.3.2. Выпуск 2.13. Получено 6 февраля 2016.
  37. ^ а б c Тернер, М. Дж. Л .; Abbey, A .; Arnaud, M .; Баласини, М .; Barbera, M .; и другие. (Январь 2001 г.). "Европейская фотонная камера на XMM-Newton: MOS-камеры" (PDF). Астрономия и астрофизика. 365 (1): L27 – L35. arXiv:Astro-ph / 0011498. Bibcode:2001A & A ... 365L..27T. Дои:10.1051/0004-6361:20000087.
  38. ^ «Детекторная концепция pn-ПЗС». PNSensor.de. 2 июля 2008 г.. Получено 6 февраля 2016.
  39. ^ Strüder, L .; Briel, U .; Dennerl, K .; Hartmann, R .; Kendziorra, E .; и другие. (Январь 2001 г.). "Европейская фотонная камера на XMM-Newton: камера pn-CCD" (PDF). Астрономия и астрофизика. 365 (1): L18 – L26. Bibcode:2001A & A ... 365L..18S. Дои:10.1051/0004-6361:20000066.
  40. ^ Баскилл, Даррен (14 сентября 2006 г.). «Приборы EPIC-MOS на борту XMM-Newton». Университет Лестера. Архивировано из оригинал 1 июля 2007 г.
  41. ^ а б c den Herder, J. W .; Бринкман, А. С .; Kahn, S.M .; Branduardi-Raymont, G .; Thomsen, K .; и другие. (Январь 2001 г.). «Спектрометр с отражательной решеткой на борту XMM-Newton» (PDF). Астрономия и астрофизика. 365 (1): L7 – L17. Bibcode:2001A & A ... 365L ... 7D. Дои:10.1051/0004-6361:20000058. den Herder (2001) утверждает, что система RGS работает в От 6 до 38 ангстрём диапазон, но большинство источников, включая официальные сайты ESA, противоречат этому.
  42. ^ а б c Бринкман, А .; Aarts, H .; den Boggende, A .; Бутсма, Т .; Dubbeldam, L .; и другие. (1998). Спектрометр с отражательной решеткой на борту XMM (PDF). Наука с XMM. 30 сентября - 2 октября 1998 года. Нордвейк, Нидерланды. Bibcode:1998sxmm.confE ... 2B.
  43. ^ "Спектрометр с отражающей решеткой (РГО) на борту XMM-Newton". Европейское космическое агентство. Получено 6 февраля 2016.
  44. ^ "XMM-Newton: Приборы: спектрометр с отражательной решеткой (RGS)". Европейское космическое агентство. 18 августа 2015 г.. Получено 6 февраля 2016.
  45. ^ а б «XMM-Newton: Приборы: Оптический монитор (ОМ)». Европейское космическое агентство. 18 августа 2015 г.. Получено 6 февраля 2016.
  46. ^ а б Мейсон, К. О .; Breeveld, A .; Много, Р .; Картер, М .; Кордова, Ф. А .; и другие. (Январь 2001 г.). "Оптический / УФ-монитор XMM-Newton телескоп" (PDF). Астрономия и астрофизика. 365 (1): L36 – L44. arXiv:Astro-ph / 0011216. Bibcode:2001A & A ... 365L..36M. Дои:10.1051/0004-6361:20000044.
  47. ^ "XMM-Newton: Рентгеновские зеркала: Введение". Европейское космическое агентство. 3 апреля 2013 г.. Получено 5 февраля 2016.
  48. ^ «XMM-Newton: Рентгеновские зеркала: конфигурация». Европейское космическое агентство. 3 апреля 2013 г.. Получено 5 февраля 2016.
  49. ^ «XMM-Newton: Рентгеновские зеркала: оптическая конструкция». Европейское космическое агентство. 3 апреля 2013 г.. Получено 5 февраля 2016.
  50. ^ de Chambure, D .; Lainé, R .; ван Катвейк, К .; van Casteren, J .; Глод, П. (февраль 1997 г.). «Производство рентгеновских зеркал для космического корабля ЕКА XMM». Бюллетень. Европейское космическое агентство (89): 68–79. ISSN  0376-4265.
  51. ^ "XMM-Newton: Инженерия: Системы ориентации и орбитального управления (AOCS)". Европейское космическое агентство. 19 сентября 2011 г.. Получено 7 февраля 2016.
  52. ^ «Подсистема управления ориентацией и орбитой (AOCS)». Справочник пользователя XMM-Newton. Европейское космическое агентство. 20 июля 2015. с. 3.6.2. Выпуск 2.13. Получено 6 февраля 2016.
  53. ^ а б «Самолеты в космосе: уникальные фотографии XMM». Европейское космическое агентство. 17 декабря 1999 г.. Получено 12 февраля 2016.
  54. ^ а б «XMM расправляет крылья в последний раз на Земле». Европейское космическое агентство. 18 августа 1999 г.. Получено 12 февраля 2016.
  55. ^ Хабинц, Санди; Карлссон, Андерс; Вейманс, Виллем; Жаме, Дэвид; Ожирс, Вернер; и другие. (2000). Результаты в полете с использованием камер визуального наблюдения (PDF). Информационные системы в аэрокосмической отрасли. 22–26 мая 2000 г. Монреаль, Канада. Bibcode:2000ESASP.457 ... 71H.
  56. ^ «Добро пожаловать в научный архив XMM-Newton». Европейское космическое агентство. 6 августа 2018 г.. Получено 15 октября 2018.
  57. ^ «Исследовательский центр XMM-Newton Survey». L'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie. Получено 31 января 2016.
  58. ^ Биллинг, Жаки (7 июня 2006 г.). «Массивное скопление галактик найдено в 10 миллиардах световых лет от нас» (Пресс-релиз). Университет Сассекса.
  59. ^ Брамфил, Джефф (19 сентября 2008 г.). «Как они задаются вопросом, кто ты». Природа. Дои:10.1038 / новости.2008.1122. Получено 12 февраля 2016.
  60. ^ Gänsicke, Борис Т .; Леван, Эндрю Дж .; Marsh, Thomas R .; Уитли, Питер Дж. (Июнь 2009 г.). "SCP 06F6: богатый углеродом внегалактический переходный процесс на Красном смещении. Z ≃ 0.14?". Письма в астрофизический журнал. 697 (2): L129 – L132. arXiv:0809.2562. Bibcode:2009ApJ ... 697L.129G. Дои:10.1088 / 0004-637X / 697/2 / L129.
  61. ^ «Нейтронная звезда откусывает больше, чем может проглотить». Европейское космическое агентство. 28 июня 2011 г.. Получено 12 февраля 2016.
  62. ^ Bozzo, E .; Giunta, A .; Cusumano, G .; Ferrigno, C .; Walter, R .; и другие. (Июль 2011 г.). «Наблюдения XMM-Newton над IGR J18410-0535: поглощение сгустка сверхгигантским быстрым рентгеновским переходным процессом». Астрономия и астрофизика. 531. A130. arXiv:1106.5125. Bibcode:2011A и A ... 531A.130B. Дои:10.1051/0004-6361/201116726.
  63. ^ Harrington, J.D .; Клавин, Уитни (27 февраля 2013 г.). «NuSTAR НАСА помогает разгадать загадку вращения черной дыры» (Пресс-релиз). НАСА. Получено 20 сентября 2014.
  64. ^ Risaliti, G .; Harrison, F.A .; Madsen, K. K .; Уолтон, Д. Дж .; Boggs, S.E .; и другие. (Февраль 2013). «Быстро вращающаяся сверхмассивная черная дыра в центре NGC 1365». Природа. 494 (7438): 449–451. arXiv:1302.7002. Bibcode:2013Натура.494..449р. Дои:10.1038 / природа11938. PMID  23446416.
  65. ^ Бюльбюль, Эсра; Маркевич, Максим; Фостер, Адам; Smith, Randall K .; Левенштейн, Майкл; и другие. (Июль 2014 г.). "Обнаружение неопознанной линии излучения в суммированном рентгеновском спектре скоплений галактик". Астрофизический журнал. 789 (1). 13. arXiv:1402.2301. Bibcode:2014ApJ ... 789 ... 13B. Дои:10.1088 / 0004-637X / 789/1/13.
  66. ^ Боярский, Алексей; Ручайский, Олег; Якубовский, Дмитрий; Франсе, Йерун (декабрь 2014 г.). «Неопознанная линия в рентгеновских спектрах галактики Андромеды и скопления галактик Персей». Письма с физическими проверками. 113 (25). 251301. arXiv:1402.4119. Bibcode:2014ПхРвЛ.113у1301Б. Дои:10.1103 / PhysRevLett.113.251301. PMID  25554871.
  67. ^ Дудас, Эмилиан; Эртье, Люсьен; Мамбрини, Янн (август 2014 г.). «Генерация рентгеновских линий от уничтожения темной материи». Физический обзор D. 90 (3). 035002. arXiv:1404.1927. Bibcode:2014ПхРвД..90c5002D. Дои:10.1103 / PhysRevD.90.035002.
  68. ^ Исида, Хироюки; Чон, Кван Сик; Такахаши, Фуминобу (май 2014 г.). "Стерильная темная материя нейтрино 7 кэВ от механизма разделения аромата". Письма по физике B. 732: 196–200. arXiv:1402.5837. Bibcode:2014ФЛБ..732..196И. Дои:10.1016 / j.physletb.2014.03.044.

внешняя ссылка