Эксперимент «Монитор всего неба» отправился на МКС

15 августа 2024 года, со стартового комплекса 31-й площадки космодрома Байконур стартовала ракета-носитель «Союз-2.1а» с космическим кораблём «Прогресс МС-28». Среди грузов, которые корабль доставляет на Международную космическую станцию (МКС), — научная аппаратура космического эксперимента «Монитор всего неба», который проводит Институт космических исследований РАН.

Все системы ракеты-носителя отработали штатно и грузовой корабль «Прогресс МС-28» был успешно выведен на заданную орбиту. Полёт корабля к МКС должен продлиться два дня. Стыковка назначена на 17 августа.

Главный прибор для проведения эксперимента — рентгеновский монитор СПИН-Х1-МВН. Он будет вести измерения космического рентгеновского фона (КРФ), который складывается из излучений миллионов далеких объектов, которые пока невозможно «разглядеть» по отдельности. Для этого конструкторами прибора был предложен оригинальный способ.

Монитор СПИН-Х1-МВН включает четыре модуля полупроводниковых рентгеновских детекторов, разработанных в ИКИ РАН, над которыми установлены коллиматоры — трёхслойные оболочки цилиндрической формы из специально подобранных материалов, которые ограничивают поле зрения инструмента и уменьшают влияние фона заряженных частиц. Над входными отверстиями монитора расположен вращающейся экран, который по очереди перекрывает поля зрения двух из четырёх модулей детекторов. Таким образом, в каждый момент времени два модуля будут «видеть» небо, а два — нет. Экран делает один оборот за 60 секунд.

Почему это важно? Дело в том, что для рентгеновских детекторов большую помеху представляют высокоэнергичные заряженные частицы, которые постоянно бомбардируют элементы конструкции. Рождённые при этом вторичные частицы также попадают в детекторы. Этот «паразитный сигнал», так называемый инструментальный фон, надо надёжно отделить от полезного сигнала. Использование упомянутой выше конструкции позволит учёным точно знать, какую часть от наблюдаемого из космоса сигнала (два открытых детектора) составляют «шумы» от элементов конструкции (два закрытых детектора), и по их разнице определить уровень «полезного» сигнала, т.е. значение КРФ. Ожидается, что за три года проведения эксперимента будет набрана достаточная статистика, чтобы измерить величину поверхностной яркости КРФ с точностью до 1%.

Идею этого эксперимента выдвинул Михаил Геннадиевич Ревнивцев (1974–2016), сотрудник отдела астрофизики высоких энергий ИКИ РАН. Первоначально предполагалось провести простой технологический эксперимент — испытать на МКС полупроводниковые детекторы для будущих рентгеновских телескопов. Михаил Ревнивцев предложил превратить его в полноценный научный инструмент.

Особенность эксперимента МВН состоит в том, что он будет работать в широком диапазоне рентгеновского излучения, от 6 до 70 килоэлектрон-вольт (кэВ). Предыдущие измерения КРФ в основном проводились в диапазоне энергий от 1 до 10 кэВ, а максимум его спектра приходится на 20–40 кэВ, где измерений мало, либо их точность невысока. Таким образом, учёные ожидают, что эксперимент МВН «закроет» важный пробел в имеющихся наблюдательных данных.

Двигаясь по орбите вместе со станцией, поле зрения монитора СПИН-Х1-МВН будет постепенно осматривать почти всю поверхность небесной сферы, так что уже за первые 72 дня после начала работы он получит почти полную карту неба (84%). За три года работы предполагается сделать 15 таких обзоров.

Во время выхода в открытый космос по российской программе, который запланирован на декабрь 2024 года, монитор планируется установить на внешней поверхности служебного модуля «Звезда». Кроме того, в состав научной аппаратуры МВН входит блок управления, который будет размещен внутри МКС. После калибровок начнутся регулярные наблюдения неба.

Научный руководитель эксперимента МВН д.т.н. Николай Петрович Семена (ИКИ РАН).