Роскосмос: рентгеновский монитор на МКС приступил к обзору всего неба

По сообщению пресс-центра Института космических исследований Российской академии наук, в феврале 2025 года на Международной космической станции в рамках эксперимента «Монитор всего неба» завершились проверки рентгеновского спектрометра СПИН-Х1-МВН, установленного снаружи служебного модуля «Звезда», и аппаратура начала наблюдения. Об этом сообщает AVIA.RU со ссылкой на данные пресс-службы Роскосмоса.

Спектрометр был установлен в декабре 2024 года во время выхода в открытый космос космонавтов Госкорпорации «Роскосмос» Алексея Овчинина и Ивана Вагнера. Научная аппаратура была создана в отделе астрофизики высоких энергий ИКИ РАН, подготовкой и сопровождением эксперимента занимаются Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королёва, Центр управления полётами Центрального научно-исследовательского института машиностроения, Центр подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина (входят в Роскосмос).

Основная цель эксперимента — измерение поверхностной яркости космического рентгеновского фона в диапазоне энергий 6–70 кэВ с более высокой точностью по сравнению с имеющимися измерениями.

Монитор СПИН-Х1-МВН жёстко закреплён на посадочном месте и ориентирован в зенит станции, то есть все время смотрит в направлении от Земли. Таким образом, примерно за 90 минут (период обращения МКС вокруг Земли) он заметает полоску на небе шириной около 3 угловых градусов (поле зрения прибора, ограниченное коллиматорами), а за 72 дня (прецессионный период станции) делает полный обзор всего неба за исключением областей полюсов эклиптики. Именно поэтому эксперимент и получил название «Монитор всего неба».

Основной метод измерения — периодическое перекрытие поля зрения каждого из четырех детекторов на основе теллурида кадмия вращающимся экраном (обтюратором), непрозрачным для рентгеновского излучения. В результате каждый детектор периодически открывается на 30 секунд для регистрации излучения, приходящего из космоса, а затем на 30 секунд закрывается.

Яркость космического рентгеновского фона в результате определяется как разность показаний детектора в открытом и закрытом состоянии при наблюдении частей неба, свободных от ярких галактических источников. Ожидается, что точность измерений в несколько процентов будет достигнута при накоплении статистики в течение непрерывных трёхлетних наблюдений.

Вращение обтюратора было включено сразу после установки монитора в декабре 2024 года. Затем проводилась последовательная проверка и включение всех его систем, которая завершилась в феврале 2025 года введением всех детекторов в штатный режим работы.

Ещё во время первого тестового 15-минутного включения одного из детекторов 27 декабря 2024 года через поле зрения инструмента проходило Солнце. Это событие не только продемонстрировало возможность детектора фиксировать солнечное рентгеновское излучение и измерять его спектральные характеристики, но и наглядно показало, что обтюратор штатно работает и выполняет свою функцию.

Для задач эксперимента важно знать текущие спектральные характеристики прибора. Иначе говоря, надо соотносить показания прибора с реальными измеряемыми параметрами.

Для этих целей постановщики эксперимента предусмотрели блок калибровочных источников, который механическим образом выдвигается в поле зрения детекторов. Блок содержит изотоп америция-241, который имеет набор линий излучения в рабочем энергетическом диапазоне спектрометра, что и позволяет калибровать энергетическую шкалу.

Важная задача, которая стоит перед постановщиками эксперимента, — правильный учет паразитного фонового сигнала, который складывается, во-первых, из фона самого прибора и, во-вторых, из высокоэнергетических заряженных частиц в околоземном пространстве.

МКС обращается по низкой (высота около 400 км) круговой орбите, то есть большую часть времени находится под защитой магнитного поля Земли, которое отсекает львиную долю высокоэнергичных заряженных частиц, в основном испускаемых Солнцем. Однако в магнитном щите Земли есть слабое место — область Южно-Атлантической аномалии, простирающаяся от южноамериканского континента через Атлантический океан к южной части Африки, где напряженность магнитного поля резко падает, а с ней падает и сопротивляемость потоку заряженных частиц. Кроме того, наклонение орбиты МКС к экватору Земли составляет около 52 градусов и, следовательно, трасса МКС проходит через высокие широты, то есть приближается к магнитным полюсам Земли. В этих местах силовые магнитные линии направлены почти перпендикулярно поверхности Земли, что способствует проникновению заряженных частиц, путешествующих именно по силовым линиям, в области существенно более низких высот.

В настоящее время идёт отработка и подстройка механизмов фильтрации и учёта общего паразитного фона.

Аппаратура продемонстрировала способность фиксировать все воздействия высокоэнергичных частиц и фотонов, попадающих в поле зрения рентгеновского монитора и при этом отделять эти воздействия от инструментального фона прибора с помощью обтюратора. Это дает возможность наряду с основной задачей эксперимента ставить и решать ряд сопутствующих научных и технологических задач, связанных с исследованиями Солнца, высокоэнергичных частиц, радиационной нагрузки на детекторы.