グラナット

国際天体物理観測所
写真提供：NASA
名前グラナット
アストロン 2
ミッションタイプ天文学
オペレーターソビエト宇宙計画
ロスコスモス
コスパーID1989-096A
SATCAT番号20352
Webサイトhea.iki.rssi.ru
ミッション期間8年11ヶ月26日
宇宙船の特性
バス4MV
メーカーNPOラボチキン[1]
打ち上げ質量約4,400 kg（9,700ポンド）
ペイロード質量約2,300 kg（5,100ポンド）
寸法4.0 × 2.5 m (13.1 × 8.2 フィート)
力400ワット
ミッション開始
発売日1989年12月1日 20:20 (UTC) [2] ( 1989-12-01T20:20:00Z )
ロケットプロトンK / D-1 [3]
発射場バイコヌール 200/40
ミッション終了
廃棄軌道離脱
最後の接触1998年11月27日
減衰日1999年5月25日[2] （1999年5月25日）
軌道パラメータ
参照システム地動説[1]
政権非常に楕円形
偏心0.92193
近地点高度1,760 キロメートル (1,090 マイル) [4]
遠地点高度202,480 キロメートル (125,820 マイル)
傾斜51.9度
期間5,880分
エポック1989年12月1日
主望遠鏡
名前シグマ
タイプコード付きマスク
直径1.2メートル（3.9フィート）
焦点距離2.5メートル（8.2フィート）
収集エリア800 cm 2 (120平方インチ)
波長X線からγ線、1～620  pm（2  keV～1.3  MeV）
楽器
シグマX線/ガンマ線望遠鏡[5]
ART-PX線望遠鏡[6]
アートSX線分光計[7]
フェバスガンマバースト検出器[8]
時計全天モニター[7]
コヌス GRB実験[7]
トゥルヌソル GRB実験[7]

国際天体物理観測所「グラナート」（通称グラナト、ロシア語：Гранат、ザクロ）は、ソビエト連邦（後にロシア）がフランス、デンマーク、ブルガリアと共同で開発した宇宙観測所である。1989年12月1日にプロトンロケットで打ち上げられ、高度に偏心した4日間の軌道に投入された。そのうち3日間は観測に充てられた。約9年間運用された。

1994年9月、約5年間の有向観測の後、姿勢制御用のガス供給が枯渇し、観測所は非有向観測モードに移行しました。送信は最終的に1998年11月27日に停止しました。[3]

7つの異なる観測機器を搭載したグラナットは、 X線からガンマ線までのエネルギー範囲で宇宙を観測するように設計されました。主力機器であるSIGMAは、硬X線と軟ガンマ線の両方の源を撮影することができました。PHEBUSは、ガンマ線バーストやその他の突発X線源を研究するためのものでした。ART-Pなどの他の実験は、35～100keVの 範囲のX線源を撮影することを目的としていました。WATCHという機器は、空を継続的に監視し、新しいX線源や興味深いX線源を発見した場合に他の機器に通知するように設計されました。ART-S分光計はX線エネルギー範囲をカバーし、KONUS-BとTOURNESOL実験はX線とガンマ線の両方のスペクトルをカバーしました。

宇宙船

グラナートは3軸安定化宇宙船であり、ラヴォチキン科学生産協会が製造した4MVバスの最終機であった。1983年から1989年まで運用されていたアストロン観測所に類似していたため、当初はアストロン2と呼ばれていた。重量は4.4トンで、約2.3トンの国際科学機器を搭載していた。グラナートの高さは6.5メートル、太陽電池パネルの全長は8.5メートルであった。科学機器に供給された電力は約400 ワットであった。[1]

打ち上げと軌道

グラナトを運ぶプロトンロケット

宇宙船は1989年12月1日、カザフスタン共和国のバイコヌール宇宙基地からプロトンKロケットで打ち上げられた。98時間周回する高度は非常に離心率が高く、初期の遠地点高度は202,480 km、近地点高度は1,760 km、軌道傾斜角は51.9度であった。[4]これは、太陽と月の摂動によって軌道傾斜角は大幅に増加する一方で離心率は減少することを意味し、グラナートが1994年9月に定点観測を完了した時点で軌道はほぼ円形になっていた。（1991年までに近地点高度は20,000 kmに増加し、1994年9月までに遠地点高度は59,025 km、近地点高度は144,550 km、軌道傾斜角は86.7度であった。）

4日間の軌道のうち3日間は観測に費やされました。[8] 9年以上の軌道上滞在を経て、観測所は1999年5月25日にようやく地球の大気圏に再突入しました。[2]

グラナット天文台の軌道変更（1994年の予測）[4]
日付近地点 （km）遠地点 （km）アルゼンチン近地点（度）増加 （度）経度昇降節点 （度）
1989年12月1日1,760202,48028551.920.0
1991年12月1日23,893179,376311.982.6320.3
1994年12月1日58,959144,214343.086.5306.9
1996年12月1日42,088.8160,8889.693.4302.2

計装

シグマ

SIGMA機器

硬X線および低エネルギーガンマ線観測用のSIGMA望遠鏡は、 CESR（トゥールーズ）とCEA （サクレー）の共同研究によって開発された。35～1300 keVのエネルギー範囲をカバーし[5] 、有効面積は800 cm 2、最大感度視野は約5°×5°であった。最大角度分解能は15分角であった[9] 。エネルギー分解能は511 keVで8%であった[8] 。その画像化能力は、アンガーカメラ原理に基づく位置感度検出器とコード化マスクの組み合わせによって実現された[3]。

ART-P

ART-P機器

ART-P X線望遠鏡は、モスクワのIKI（イキ）が担当した。この装置は、画像化では4～60keV、分光およびタイミングでは4～100keVのエネルギー範囲をカバーした。ART-P望遠鏡には4つの同一モジュールがあり、それぞれが位置感度多線比例計数管（MWPC）とURAコード化マスクで構成されていた。各モジュールの有効面積は約600cm 2で、 1.8°×1.8°の視野を生成した。角度分解能は5分角、時間分解能とエネルギー分解能はそれぞれ6keVで3.9 ミリ秒と22%であった。 [6]この装置は、8時間の露出でかに星雲源の0.001（= 1 "mCrab"）の感度を達成した。最大時間分解能は4ミリ秒であった。[3] [8]

アートS

ART-S X線分光計もIKIによって製造され、3～100keVのエネルギー範囲をカバーした。視野は2°×2°であった。この装置は分光用MWPCをベースとした4つの検出器で構成され、有効面積は10keVで2,400cm 2、100keVで800cm 2であった。時間分解能は200マイクロ秒であった。[3]

フェバス

PHEBUS実験は、100 keVから100 MeVの範囲の高エネルギー過渡事象を記録するために、CESR（トゥールーズ）によって設計された。この実験は、2つの独立した検出器とそれに関連する電子機器で構成されていた。各検出器は、直径78 mm、厚さ120 mmのビスマスゲルマン酸（BGO）結晶で構成され、プラスチック製の同時計数防止ジャケットで覆われていた。2つの検出器は、4πステラジアンを観測できるように宇宙船上に配置されていた。バーストモードは、0.1 MeVから1.5 MeVのエネルギー範囲で、カウントレートが0.25秒または1.0秒以内にバックグラウンドレベルを8シグマ超えた場合にトリガーされた。116のエネルギーチャンネルがあった。[3]

時計

1990年1月から、デンマーク宇宙研究所が設計した4台のWATCH装置がグラナート天文台で運用された。これらの装置は、回転変調コリメータを使用して、6～180keVの範囲にある明るい源を0.5°以内で特定できた。装置の3つの視野を合わせると、空の約75%をカバーした。エネルギー分解能は60keVで30% FWHMであった。静穏時には、2つのエネルギー帯域（6～15keVと15～180keV）の計数率が、搭載コンピュータのメモリの空き状況に応じて4秒、8秒、または16秒間蓄積された。バーストまたは過渡的なイベント時には、計数率は36エネルギーチャネルあたり1秒の時間分解能で蓄積された。 [3]

KONUS-B

サンクトペテルブルクのヨッフェ物理技術研究所で設計された KONUS-B 装置は、宇宙船の周囲に分散された10 keV から 8 MeV のエネルギーの光子に反応する 7 台の検出器で構成されていた。これらの検出器は、 Be入射窓の後ろにある直径 200 mm、厚さ 50 mm のNaI (Tl)シンチレータ結晶で構成されていた。側面は 5 mm の厚さの鉛層で保護されていた。バーストの検出閾値は、バースト スペクトルと立ち上がり時間に応じて 500 ～ 50 マイクロジュール/平方メートル (5 × 10 -7 ～ 5 × 10 -8 erg/cm 2) であった。スペクトルは2台の31チャンネルパルス高分析器 (PHA) で取得され、最初の 8 チャンネルは 1/16 秒の時間分解能で測定され、残りはカウント レートに応じてさまざまな時間分解能で測定された。分解能の範囲は 0.25 ～ 8 秒であった。

KONUS-B観測装置は1989年12月11日から1990年2月20日まで稼働した。この期間中、実験は27日間稼働し、約60回の太陽フレアと19回の宇宙ガンマ線バーストが検出された。[3]

トゥルヌソル

フランスのTOURNESOL装置は、4つの比例計数管と2つの光検出器で構成されていました。比例計数管は、6°×6°の視野で2keVから20MeVの光子を検出しました。可視検出器は5°×5°の視野を持っていました。この装置は、高エネルギーバースト源の光学的対応物を探すとともに、高エネルギー事象のスペクトル分析を行うように設計されました。 [3]

科学的成果

グラナットは最初の4年間の集中観測を通じて、銀河系内および銀河系外の多くのX線源を観測しました。特に、銀河系中心の深部撮像と分光、ブラックホール候補天体の広帯域観測、そしてX線新星の観測に重点を置きました。1994年以降、観測所はサーベイモードに切り替えられ、40～200keVのエネルギー帯で高感度の全天サーベイを実施しました。

主なハイライトは次のとおりです:

ソビエト連邦の崩壊の影響

ソ連崩壊後、このプロジェクトには2つの問題が生じた。1つ目は地政学的な問題である。宇宙船の主要管制センターはクリミア半島のエフパトリア施設に設置されていた。この管制センターはソ連の宇宙計画において重要な役割を担い、70メートル級のRT-70パラボラアンテナを備えた国内でわずか2カ所のセンターのうちの1つであった。ソ連崩壊に伴い、クリミア半島は新たに独立したウクライナの一部となり、管制センターはウクライナの国家管理下に置かれ、新たな政治的障害が生じた。[1]

しかし、ソ連崩壊後のロシアにおける財政難の中で、宇宙船の運用継続を支える資金を確保することが、最も重要かつ喫緊の課題であった。フランス宇宙機関は、既にこのプロジェクトに（科学的にも財政的にも）多大な貢献をしており、運用継続のための資金を直接提供することを引き受けた。[1]

参照

参考文献

パブリックドメインこの記事には、アメリカ航空宇宙局 のウェブサイトまたは文書からのパブリック ドメイン マテリアルが組み込まれています。

  1. ^ abcde 「Granat X-ray and Gamma-ray Observatory」. アメリカ科学者連盟. 2007年2月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年12月6日閲覧。
  2. ^ abc 「1999年の再突入」（PDF） 。エアロスペース・コーポレーション、軌道上および再突入デブリ研究センター。 2005年1月22日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2007年12月6日閲覧。
  3. ^ abcdefghi 「GRANAT」。 NASA ヒーアーク。2007 年 12 月 5 日に取得。
  4. ^ abc (ロシア語) NG Kuleshova、ID Tserenin、AI Sheikhet、NPO Lavochkin著、『Orbital Astrophysical Observatory "Granat": Problems of Control』、Wayback Machineに 2007-10-31 保存、Zemlya i Vselennaya、1994 年、第 2 号。ここでは 20 行の表から 4 行のみを使用しています。
  5. ^ ab Mandrou P、Jourdain E. et al. GRANAT搭載SIGMAによる2年間の観測の概要、A&A Supplement Series、1993年、第97号。
  6. ^ ab Molkov, SV, Grebenev, SA, Pavlinsky, MN, Sunyaev. 「GRANAT/ART-PによるGX3+1の観測：タイプI X線バーストと持続放出」、1999年3月、4頁。arXiv e-Print (astro-ph/9903089v1).
  7. ^ abcdef 「グラナット衛星」NASA HEASARC Imagine the Universe! 2014年5月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年12月5日閲覧。
  8. ^ abcdef 「国際天体物理観測所「GRANAT」」IKI RAN . 2007年12月5日閲覧。
  9. ^ ab MG Revnivtsev, RA Sunyaev, MR Gilfanov, EM Churazov, A. Goldwurm, J. Paul, P. Mandrou and JP Roques "A hard X-ray sky survey with the SIGMA telescope of the GRANAT observatory", (2004) Astronomy Letters , vol. 30, p.527-533
  10. ^ 「SIGMA Telescope」. IKI RAN . 2008年5月25日閲覧。
  • ウィキメディア・コモンズのグラナット（宇宙観測所）関連メディア
  • GRANAT天文台の公式ホームページ：英語 ロシア語
  • NASAのHEASARC – 観測所 – グラナット
  • 宇宙百科事典：この日
  • グローバル望遠鏡ネットワーク：グラナット
  • グンターの宇宙ページ: グラナット (アストロン 2)

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