Пенсионный советник

Рентгеновский телескоп с атомным прошлым

Как собирали российский рентгеновский телескоп для орбитальной обсерватории

Павел Котляр 11.04.2015, 11:08
Росатом

Что общего между российским телескопом будущей космической рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ» и матрешкой и откуда у этого телескопа атомные корни, рассказал «Газете.Ru» его конструктор Сергей Григорович — начальник научно-конструкторского отделения Российского федерального ядерного центра Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики госкорпорации «Росатом».

Под руководством Сергея Григоровича изготавливается российская часть будущей космической обсерватории «Спектр-РГ». В ходе ее работы ожидается, что рентгеновские телескопы, установленные на спутнике — а это «еРозита», который разрабатывается в Германии, и российский AРT-XC, — сделают обзор всего неба в двух рентгеновских диапазонах. Это позволит открыть огромное количество (например, около 100 тыс.) таких интересных объектов, как массивные скопления галактик,

что позволит исследовать крупномасштабную структуру Вселенной, проверить космологические модели, а также глубже узнать и, может быть, даже понять природу темной энергии.

— Сергей Викторович, как для вашего института была сформулирована задача по созданию рентгеновского телескопа для космической обсерватории?
— В 2006 году замдиректора ИКИ РАН Михаил Павлинский, будучи в Сарове, спросил, не могли бы взяться за такую задачу. До этого мы занимались рентгеновской оптикой и, оценив наши силы, согласились, потому и получился такой альянс — Академия наук и РФЯЦ-ВНИИЭФ.

— В чем специфика создания не оптического, а именно рентгеновского телескопа?
— Космические источники в рентгеновском диапазоне излучают довольно слабо, поэтому цель — собрать на детектор как можно больше энергии. Сделать это можно при помощи зеркал скользящего падения, в которых происходит полное отражение фотонов.

Основа телескопа — семь «матрешек», каждая из которых состоит из 28 конических зеркал, вставленных одно в другое с небольшими зазорами.

Эти «матрешки» позволяют перехватывать рентгеновское излучение в диапазоне от 5 до 30 кЭв, чем дальше от центра — тем более мягкие фотоны мы ловим.

— Каждое такое зеркало имеет форму параболоида?
— Там сочетание двух поверхностей — гиперболы и параболы.

— Как и из чего изготавливают эти зеркала?
— Технология такая. Сначала вытачивается своеобразная металлическая «скалка». Причем размеры шероховатостей поверхности не превышает 4 ангстрем. Затем при помощи метода гальванопластики на «скалку» осаждается никель толщиной несколько десятых долей миллиметра. При этом материал «скалки» и оболочки подбирается так, что при охлаждении «скалка отщелкивается» от оболочки. Так, при помощи метода реплики мы получаем вогнутую поверхность зеркала, потому что проточить и отшлифовать подобную поверхность изнутри существующими технологиями невозможно.

На изготовление зеркал мы потратили около двух лет.

Росатом

— Технология изготовления таких зеркал новая?
— В России не было такой технологии, фактически мы — первопроходцы. Ведь когда вынули «скалку», у никеля есть еще остаточное напряжение. И чтобы он не деформировался, надо было подобрать режимы термообработки и скорости осаждения. Всего этого ни в каких учебниках описано не было. Для этого пришлось создать и новое оборудование, и новые технологии. Важно то, что мы хотим развивать эту технологию, и уже есть задачи, которые будут иметь прикладной характер.

— Можно об этом рассказать?
— Речь идет об астронавигации. Дело в том, что рентгеновские пульсары во Вселенной являются источником модулированного по амплитуде рентгеновского излучения, которое может быть опорным излучением,

по которому можно решить все вопросы навигации космических аппаратов – вычисление скорости и координат по нескольким источникам.

— Что представляют собой датчики, в которые будет попадать излучение?
— Датчики созданы в ИКИ РАН. Это полупроводниковый прибор, аналогичный ПЗС-матрице в оптике, замыкаемый на микросхему, которая обрабатывает сигналы.

— В чем отличие вашего телескопа от европейского «еРозита», который будет также стоять в обсерватории?
— Принципиальных различий нет, только «еРозита» будет смотреть в более мягком диапазоне — от 1 до 8 кЭв. Их телескоп имеет более короткие зеркала.

— Каким образом примененные вами технологии связаны с атомной сферой, которой занимается ВНИИЭФ?
— Это длинная история. В свое время, когда Николай Басов только открыл лазер, он приехал сюда, к Юлию Харитону, и предложил ему заняться лазерами. Так возникло наше лазерное направление.

— Сколько времени и средств потрачено на телескоп? И сколько образцов требуется построить?
— Работа над телескопом идет седьмой год. Всего будет четыре образца, сейчас изготовлены два. Есть образец для доводочных испытаний, по результатам которых дается заключение о годности к запуску. Есть так называемый массово-тепловой эквивалент, в котором проверяются схемно-конструкторские решения, прочностные и тепловые характеристики, и технологический образец, на котором проверяется взаимодействие телескопа с бортом космической платформы.

Сейчас последний находится в НПО им С.А. Лавочкина, где проходят испытания.

В марте 2016 года мы привозим в НПО летный образец. Работы идут по расписанию, согласно которому запуск должен состояться осенью 2016 года.