Granat - Granat

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Observatório Astrofísico Internacional "GRANAT"
Granat.gif
crédito da imagem: NASA
Tipo de missão Astronomia de raios gama
Operador Programa espacial soviético
COSPAR ID 1989-096A
SATCAT nº 20352
Local na rede Internet hea.iki.rssi.ru/GRANAT/granat.html
Duração da missão 9 anos
Propriedades da espaçonave
Ônibus 4MV
Fabricante NPO Lavochkin
Massa de lançamento ~ 4.400 kg (9.700 lb)
Massa de carga útil ~ 2.300 kg (5.100 lb)
Dimensões 4 m × 2,5 m (13,1 pés x 8,2 pés)
Poder 400 W
Início da missão
Data de lançamento 20:20:00, 1 de dezembro de 1989 (UTC) ( 1989-12-01T20: 20: 00Z )
Foguete Proton-K Blok D-1
Local de lançamento Baikonur Cosmodrome 200/40
Fim da missão
Disposição desorbitado
Data de decadência 25 de maio de 1999 ( 25/05/1999 )
Parâmetros orbitais
Sistema de referência Geocêntrico
Regime Altamente elíptico
Excentricidade 0,92193
Altitude do perigeu 1.760 quilômetros (1.090 mi)
Altitude de apogeu 202.480 quilômetros (125.820 mi)
Inclinação 51,9 graus
Período 5.880 minutos
Época 01 de dezembro de 1989
Telescópio principal
Nome SIGMA
Modelo Máscara codificada
Diâmetro 1,2 metros (3,9 pés)
Comprimento focal 2,5 metros (8,2 pés)
Área de coleta 800 cm 2 (120 pol²)
Comprimentos de onda Raio-X para raio γ , 1-620  pm (2  keV - 1,3  MeV )
Instrumentos
SIGMA Telescópio de raios X / raios gama
ART-P Telescópio de raio x
ART-S Espectrômetro de raios X
PHEBUS Detector de explosão gama
ASSISTIR Monitor do céu
KONUS Experimento GRB
TOURNESOL Experimento GRB
 

O Observatório Astrofísico Internacional "GRANAT" (normalmente conhecido como Granat ; Russo : Гранат ), foi um observatório espacial soviético (posteriormente russo ) desenvolvido em colaboração com a França , Dinamarca e Bulgária . Foi lançado em 1 de dezembro de 1989 a bordo de um foguete Proton e colocado em uma órbita altamente excêntrica de quatro dias , dos quais três foram dedicados a observações. Funcionou por quase nove anos.

Em setembro de 1994, após quase cinco anos de observações dirigidas, o suprimento de gás para seu controle de atitude se esgotou e o observatório foi colocado em modo de pesquisa não dirigida. As transmissões finalmente cessaram em 27 de novembro de 1998.

Com sete instrumentos diferentes a bordo, Granat foi projetado para observar o universo em energias que variam de raios-X a raios gama . Seu principal instrumento, o SIGMA, era capaz de gerar imagens de fontes de raios-X duros e de raios gama suaves. O instrumento PHEBUS foi projetado para estudar surtos de raios gama e outras fontes transitórias de raios-X. Outros experimentos, como o ART-P, tiveram como objetivo gerar imagens de fontes de raios-X na faixa de 35 a 100  keV . Um instrumento, WATCH, foi projetado para monitorar o céu continuamente e alertar os outros instrumentos sobre novas ou interessantes fontes de Raios-X. O espectrômetro ART-S cobriu a faixa de energia de raios-X, enquanto os experimentos KONUS-B e TOURNESOL cobriram os espectros de raios-X e gama.

Nave espacial

Granat era uma espaçonave estabilizada com três eixos e a última do ônibus 4MV produzido pela Associação de Produção Científica Lavochkin . Era semelhante ao observatório Astron , que funcionou de 1983 a 1989; por esse motivo, a espaçonave era originalmente conhecida como Astron 2. Ela pesava 4,4 toneladas métricas e carregava quase 2,3 toneladas métricas de instrumentação científica internacional. Granat tinha 6,5 ​​m de altura e um vão total de 8,5 m em seus painéis solares . O poder disponibilizado para os instrumentos científicos foi de aproximadamente 400  W .

Lançar e orbitar

Veículo de lançamento de prótons carregando Granat

A espaçonave foi lançada em 1 de dezembro de 1989 a bordo de um Proton-K do Cosmódromo de Baikonur em SSR do Cazaquistão . Ele foi colocado em uma órbita altamente excêntrica de 98 horas com um apogeu / perigeu inicial de 202.480 km / 1.760 km, respectivamente, e uma inclinação de 51,9 graus. Isso significava que as perturbações solares e lunares aumentariam significativamente a inclinação das órbitas, reduzindo sua excentricidade, de modo que a órbita se tornou quase circular quando Granat completou suas observações direcionadas em setembro de 1994. (Em 1991, o perigeu havia aumentado para 20.000 km ; em setembro de 1994, o apogeu / perigeu era de 59.025 km / 144.550 km com uma inclinação de 86,7 graus.)

Três dias fora da órbita de quatro dias foram dedicados às observações. Depois de mais de nove anos em órbita, o observatório finalmente reentrou na atmosfera da Terra em 25 de maio de 1999.

Mudança na órbita do observatório Granat (previsões de 1994)
Encontro: Data Perigeu  (km) Apogee  (km) Arg.perigee (deg) Inc.  (deg) Long.asc.node  (deg)
1 de dezembro de 1989 1.760 202.480 285 51,9 20,0
1 de dezembro de 1991 23.893 179.376 311,9 82,6 320,3
1 de dezembro de 1994 58.959 144.214 343,0 86,5 306,9
1 de dezembro de 1996 42.088,8 160.888 9,6 93,4 302,2

Instrumentação

SIGMA

Instrumento SIGMA

O telescópio SIGMA de raios X e raios gama de baixa energia foi uma colaboração entre o CESR (Toulouse) e o CEA (Saclay). Ele cobriu a faixa de energia de 35–1300 keV, com uma área efetiva de 800 cm 2 e um campo de visão de sensibilidade máxima de ~ 5 ° × 5 °. A resolução angular máxima foi de 15 arcmin. A resolução de energia foi de 8% a 511 keV. Seus recursos de imagem foram derivados da associação de uma máscara codificada e um detector sensível à posição com base no princípio da câmera de raiva.

ART-P

Instrumento ART-P

O telescópio de raios X ART-P era da responsabilidade do IKI em Moscou . O instrumento cobriu a faixa de energia de 4 a 60 keV para imagens e 4 a 100 keV para espectroscopia e tempo. Havia quatro módulos idênticos do telescópio ART-P, cada um consistindo em um contador proporcional multifio sensível à posição (MWPC) junto com uma máscara codificada URA. Cada módulo tinha uma área efetiva de aproximadamente 600 cm 2 , produzindo um campo de visão de 1,8 ° por 1,8 °. A resolução angular foi de 5 arcmin ; as resoluções temporal e energética foram de 3,9  ms e 22% a 6 keV, respectivamente. O instrumento atingiu uma sensibilidade de 0,001 da fonte da nebulosa Caranguejo (= 1 "mCrab") em uma exposição de oito horas. O tempo máximo de resolução foi de 4 ms.

ART-S

O espectrômetro de raios-X ART-S, também construído pelo IKI, cobriu a faixa de energia de 3 a 100 keV. Seu campo de visão era de 2 ° por 2 °. O instrumento consistia em quatro detectores baseados em MWPCs espectroscópicos , perfazendo uma área efetiva de 2.400 cm 2 a 10 keV e 800 cm 2 a 100 keV. A resolução de tempo foi de 200 microssegundos .

PHEBUS

O experimento PHEBUS foi projetado por CESR (Toulouse) para registrar eventos transientes de alta energia na faixa de 100 keV a 100 MeV. Consistia em dois detectores independentes e seus componentes eletrônicos associados . Cada detector consistia em um cristal de germanato de bismuto (BGO) de 78 mm de diâmetro por 120 mm de espessura, envolto por uma capa plástica anti-coincidência. Os dois detectores foram dispostos na espaçonave de modo a observar 4 π steradians . O modo burst foi acionado quando a taxa de contagem na faixa de energia de 0,1 a 1,5 MeV excedeu o nível de fundo em 8 sigma em 0,25 ou 1,0 segundos. Havia 116 canais de energia.

ASSISTIR

A partir de janeiro de 1990, quatro instrumentos WATCH, projetados pelo Instituto de Pesquisa Espacial Dinamarquês , estavam em operação no observatório Granat. Os instrumentos podem localizar fontes brilhantes na faixa de 6 a 180 keV a 0,5 ° usando um colimador de modulação de rotação . Juntos, os três campos de visão dos instrumentos cobriam aproximadamente 75% do céu. A resolução de energia foi de 30% FWHM a 60 keV. Durante os períodos de silêncio, as taxas de contagem em duas bandas de energia (6 a 15 e 15 a 180 keV) foram acumuladas por 4, 8 ou 16 segundos, dependendo da disponibilidade de memória do computador a bordo. Durante uma explosão ou evento transiente, as taxas de contagem foram acumuladas com uma resolução de tempo de 1 segundo por 36 canais de energia.

KONUS-B

O instrumento KONUS-B, projetado pelo Ioffe Physico-Technical Institute em São Petersburgo , consistia em sete detectores distribuídos ao redor da espaçonave que respondiam a fótons de energia de 10 keV a 8 MeV. Eles consistiam em cristais cintiladores NaI (Tl) de 200 mm de diâmetro por 50 mm de espessura atrás de uma janela de entrada Be . As superfícies laterais foram protegidas por uma camada de chumbo com 5 mm de espessura. O limite de detecção de burst foi de 500 a 50 microjoules por metro quadrado (5 × 10 -7 a 5 × 10 -8 erg / cm 2 ), dependendo do espectro de burst e do tempo de subida . Os espectros foram obtidos em dois analisadores de altura de pulso (PHAs) de 31 canais , dos quais os primeiros oito foram medidos com resolução de tempo de 1/16 s e o restante com resolução de tempo variável dependendo da taxa de contagem. A faixa de resoluções cobriu 0,25 a 8 s.

O instrumento KONUS-B operou de 11 de dezembro de 1989 até 20 de fevereiro de 1990. Durante esse período, o tempo "ligado" para o experimento foi de 27 dias. Cerca de 60 explosões solares e 19 explosões de raios gama cósmicos foram detectados.

TOURNESOL

O instrumento francês TOURNESOL consistia em quatro contadores proporcionais e dois detectores ópticos . Os contadores proporcionais detectaram fótons entre 2 keV e 20 MeV em um campo de visão de 6 ° por 6 °. Os detectores visíveis tinham um campo de visão de 5 ° por 5 °. O instrumento foi projetado para procurar contrapartes ópticas de fontes de burst de alta energia, bem como realizar análises espectrais dos eventos de alta energia.

Resultados de ciência

Durante os primeiros quatro anos de observações dirigidas, Granat observou muitas fontes galácticas e extra-galácticas de raios-X com ênfase na imagem profunda e espectroscopia do centro galáctico , observações de banda larga de candidatos a buracos negros e novas de raios-X . Depois de 1994, o observatório mudou para o modo de pesquisa e realizou uma pesquisa sensível em todo o céu na faixa de energia de 40 a 200 keV.

Alguns dos destaques incluem:

Impacto da dissolução da União Soviética

Após o fim da União Soviética , surgiram dois problemas para o projeto. O primeiro era de natureza geopolítica: o principal centro de controle de espaçonaves estava localizado nas instalações de Yevpatoria , na região da Crimeia . Este centro de controle foi significativo no programa espacial soviético, sendo um dos dois únicos no país equipado com uma antena parabólica de 70 m . Com a dissolução da União, a região da Crimeia passou a fazer parte da recém-independente Ucrânia e o centro foi colocado sob controle nacional ucraniano, criando novos obstáculos políticos.

O problema principal e mais urgente, entretanto, era encontrar fundos para apoiar a operação contínua da espaçonave em meio à crise de gastos na Rússia pós-soviética. A agência espacial francesa , já tendo contribuído significativamente para o projeto (tanto científica quanto financeiramente), assumiu a responsabilidade de financiar as operações contínuas diretamente.

Veja também

Referências

Domínio público Este artigo incorpora  material de domínio público de sites ou documentos da Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço .

links externos