ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2022, том 48, № 5, с. 357-390
ТЕЛЕСКОП ART-XC НА БОРТУ ОБСЕРВАТОРИИ СРГ
©2022 г. М. Павлинский1, А. Ткаченко1, В. Левин1, Н. Александрович1,
В. Арефьев1, В. Бабышкин2, О. Батанов1, Ю. Боднар3, А. Богомолов1, А. Бубнов1,
М. Бунтов1, Р. Буренин1, И. Человеков1, К.-Т. Чен4, Т. Дроздова1, С. Элерт5,
Е. Филиппова1, С. Фролов3, Д. Гамков1, С. Гаранин3, М. Гарин3, А. Глушенко1,
А. Горелов3, С. Гребенев1, С. Григорович3, П. Гуреев2, Е. Гурова1, Р. Илькаев3,
И. Катасонов1, А. Кривченко1, Р. Кривонос1, Ф. Коротков1, М. Куделин1,
М. Кузнецова1, В. Лазарчук3, И. Лапшов1, В. Липилин1, И. Ломакин2, А. Лутовинов1*,
И. Мереминский1, С. Мольков1, В. Назаров1, В. Олейников1, Е. Пикалов3,
Б. Д. Рэмси5, И. Ройз3, А. Ротин1, А. Рядов3, Е. Санкин3, С. Сазонов1, Д. Седов3,
А. Семена1, Н. Семена1, Д. Сербинов1, А. Ширшаков2, А. Штыковский1,
А. Швецов3, Р. Сюняев1,6, Д. А. Шварц4, В. Тамбов1, В. Ворон7, А. Яскович1
1Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
2Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина, Химки, Россия
3РФЯЦ-ВНИИЭФ, Cаров, Нижегородская область, Россия
4Университетская ассоциация космических исследований, Хантсвилл, США
5НАСА/Маршалловский центр космических полетов, Хантсвилл, США
6Астрофизический институт Общества им. Макса Планка, Гархинг, Германия
7Государственная космическая корпорация Роскосмос, Москва, Россия
(Перевод статьи M. Pavlinsky, et al., Astronomy & Astrophysics, 2021, v. 650, A42,
воспроизведенный с разрешения © ESO)
Поступила в редакцию 31.12.2020 г.
После доработки 22.03.2021 г.; принята к публикации 22.03.2021 г.
ART-XC (Astronomical Roentgen Telescope— X-ray Concentrator) — телескоп с оптикой косого па-
дения, чувствительный в жестком рентгеновском диапазоне, на борту обсерватории Спектр-Рентген-
Гамма (СРГ). Обсерватория СРГ, флагманская астрофизическая миссия Российской федеральной
космической программы, была успешно выведена на орбиту в окрестность второй точки Лагранжа
(L2) системы Солнце-Земля 13 июля 2019 г. ракетой-носителем “Протон” (с космодрома Байконур).
Телескоп ART-XC разработан для проведения первого рентгеновского обзора всего неба в режиме
прямого изображения (с использованием оптики косого падения) в диапазоне энергий 4-30 кэВ
и построения самой глубокой и наиболее четкой карты неба в диапазоне 4-12 кэВ. Наблюдения,
выполненные на ранних этапах калибровки и проверки работоспособности приборов, а также во
время начавшегося 12 декабря 2019 г. и продолжающегося сейчас обзора всего неба, показали,
что летные характеристики телескопа ART-XC очень близки к параметрам, предсказанным на
основании результатов наземных калибровок. Ожидается, что по завершении 4-летнего обзора
всего неба ART-XC зарегистрирует5000 источников (3000 активных ядер галактик, включая
сильно поглощенные галактики и далекие квазары, несколько сотен скоплений галактик,1000
катаклизмических переменных и других галактических источников) и построит высококачественную
карту галактического фонового излучения в диапазоне энергий 4-12 кэВ. ART-XC хорошо оснащен
и для обнаружения транзиентных рентгеновских источников. В этой статье мы опишем сам телескоп,
результаты его наземных калибровок, основные задачи и особенности миссии, подтвердим сохранение
характеристик ART-XC по измерениям на орбите, представим первые научные результаты.
Ключевые слова: космические аппараты, рентгеновские приборы и телескопы, обзоры всего неба.
DOI: 10.31857/S0320010822050011
*Электронный адрес: lutovinov@iki.rssi.ru
357
358
ПАВЛИНСКИЙ и др.
1. ВВЕДЕНИЕ
осуществлялась независимо во ВНИИЭФ и в
Маршалловском центре космических полетов
Астрономический рентгеновский телескоп —
НАСА (MSFC). Зеркальные системы, разрабо-
концентратор рентгеновских лучей им. М.Н. Пав-
танные во ВНИИЭФ, были установлены в квали-
линского1 (ART-XC, Павлинский и др., 2011,
фикационную модель ART-XC, которая исполь-
2016) — один из двух рентгеновских телескопов
зовалась для испытаний стойкости телескопа к
обсерватории Спектр-Рентген-Гамма (СРГ) —
вибрации и износу. Это позволило значительно
флагманcкого астрофизического проекта Россий-
сократить сроки осуществления проекта ART-
ской федеральной космической программы (Сю-
XC. Одновременно, в MSFC были разработаны,
няев и др., 2021, 2022). ART-XC сконструирован
изготовлены и откалиброваны системы рентгенов-
для получения прямых изображений неба в рент-
ских зеркал для летной модели телескопа. Важно
геновских лучах с использованием рентгеновской
отметить, что при создании телескопа ART-XC и
оптики косого падения. ART-XC также может
при составлении списка его важнейших научных
быть использован в режиме с намного б ´ольшим
задач большое значение имел огромный опыт,
эффективным полем зрения, но без хорошего
приобретенный ИКИ РАН ранее — при разработке
углового разрешения (“режим концентратора”).
и в процессе использования телескопа ART-P
Телескопы ART-XC и eROSITA (другой прибор
на борту обсерватории GRANAT (см., например,
обсерватории СРГ, Предель и др., 2021) взаимно
Сюняев и др., 1993; Павлинский и др., 1994),
дополняют друг друга, будучи чувствительными
а также приборов обсерватории РЕНТГЕН на
в диапазонах энергий 4-30 кэВ и 0.2-8 кэВ
борту космической станции МИР (см., например,
соответственно.
Сюняев и др., 1991).
Единственный обзор всего неба, выполненный
ART-XC — первый рентгеновский телескоп с
ранее с помощью рентгеновского телескопа с оп-
вольтеровской оптикой косого падения, разрабо-
тикой косого падения, — это обзор всего неба об-
танный и запущенный в космос Россией.
серваторией ROSAT (RASS) в диапазоне энергий
0.1-2.4 кэВ (Вогс и др., 1999). На более вы-
соких энергиях рентгеновские обзоры всего неба
2. ТЕЛЕСКОП ART-XC
проводились либо с помощью коллимированных
приборов (например, UHURU, Форман и др., 1978,
2.1. Конструкция телескопа
и HEAO-1, Вуд и др., 1984), либо с помощью
ART-XC состоит из самого телескопа и четырех
телескопов с кодирующей апертурой (например,
отдельных блоков электроники, смонтированных
INTEGRAL/IBIS и Swift/BAT, см. ниже). Чув-
на термостабилизированной платформе, располо-
ствительность этих обзоров была сильно ограниче-
женной в 0.5 м под телескопом (рис. 1, Павлинский
на плохим угловым разрешением. Телескоп ART-
и др., 2012).
XC обеспечит выполнение первого в истории обзо-
ра всего неба, основанного на прямых наблюдениях
Телескоп имеет массу около 350 кг, размеры
с оптикой косого падения в диапазоне энергий 4-
3.5 м в высоту и 0.9 м в диаметре, потребляемая
30 кэВ, т.е. на значительно более высоких энергиях
мощность составляет 150 Вт. Основными эле-
ментами телескопа являются семь рентгеновских
по сравнению с RASS. Телескоп оптимизирован
зеркальных систем (MSs) и соответствующие им
для проведения обзоров в диапазоне 4-12 кэВ с
детекторы рентгеновского излучения (УРД). Каж-
максимумом чувствительности на 8-10 кэВ.
дая пара “зеркальная система-детектор” образует
Телескоп ART-XC был разработан Институтом
“модуль” телескопа. Модули соосны, ниже они
космических исследований Российской академии
обозначаются как модули T1-T7. Зеркальные си-
наук (ИКИ РАН, Москва) и Российским фе-
стемы смонтированы на платформе, расположен-
деральным ядерным центром — Всероссийским
ной в верхней части конструкции телескопа. Семь
научно-исследовательским институтом экспери-
рентгеновских детекторов собраны в фокальной
ментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ, Саров).
плоскости. Детекторы и зеркала находятся в ко-
Разработка рентгеновской оптики для телескопа
ническом корпусе из углепластикового волокна.
Верхняя часть конического корпуса покрыта мед-
1Михаил Павлинский (1959-2020 гг.) был научным ру-
ководителем телескопа ART-XC и заместителем научно-
ным экраном, блокирующим рассеянное излучение,
го руководителя обсерватории СРГ. Он внес решающий
приходящее сбоку от зеркальной системы, которое
вклад в успешную реализацию этого проекта и создание
в отсутствие экрана могло бы значительно по-
в России современной школы космического приборо-
высить общий рентгеновский фон детектора. Эта
строения. К нашему величайшему сожалению, в июле
проблема была подробно исследована Мадсеном
2020 г. М.Н. Павлинский скончался. В память о Михаиле
Павлинском было решено назвать телескоп ART-XC его
и др. (2017) для орбитального телескопа NuSTAR
именем — телескоп ART-XC им. М.Н. Павлинского.
(Харрисон и др., 2013).
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
ТЕЛЕСКОП ART-XC
359
Рентгеновская оптическая
Конический корпус
Радиатор
система
из углепластика
Три тепловые трубы
Четыре блока электроники,
Медный экран
устанавливаемые на
термостабилизированную
платформу
Коллиматор
Блок калибровочного
рентгеновского
источника
Блок рентгеновских
детекторов
Рис. 1. Телескоп ART-XC. Вверху слева: вид на 7 зеркальных систем, направленных на детекторы. Внизу слева:
вид сбоку на блок детекторов до сборки; в блоке находятся 7 детекторов, соосных с 7 зеркальными системами.
Над блоком в направлении зеркальных систем установлены коллиматоры (свой для каждого детектора), каждый
оснащен блоком калибровочного источника. Справа: собранный телескоп, вмещающий все 7 зеркальных систем
(слева в глубине), блок детекторов (справа вблизи) и связанное с ними оборудование, в том числе элементы системы
терморегулирования: радиатор и тепловые трубы. Блоки электроники на переднем плане для полета должны быть
установлены на термостабилизированную платформу (не показана). Звездный датчик расположен на дальнем конце
углепластиково-медной трубы телескопа — со стороны зеркальных систем (не видны на рисунке).
Телескоп имеет бортовую систему калибровки,
состоит из смеси радиоактивных241Am и55Fe,
которая используется для определения коэффици-
он выдвигается из свинцового блока с помощью
ента усиления и энергетического разрешения де-
шагового двигателя.
тектора, и систему терморегулирования. Система
С точки зрения обеспечения термостабильности
калибровки содержит модуль управления приво-
телескоп — довольно сложный объект. Система
дами и семь блоков калибровочных источников
управления тепловым режимом телескопа состоит
рентгеновского излучения — по одному на каждый
из 36 активных элементов — нагревателей, уста-
детектор. Калибровочный рентгеновский источник
новленных в разных местах конструкции телескопа
(Семена и др., 2014). Инструмент имеет две строго
термостабилизированные зоны: рентгеновские зер-
кала и детекторы. Стабильная температура обо-
лочек зеркала в интервале +20 ± 2C обеспечива-
ется нагревом его внешней оболочки и тепловыми
экранами. Нижняя часть внешней оболочки зер-
кала имеет температуру +27C, верхняя часть —
+28C. Температура теплового экрана составля-
ет +22C со стабильностью 0.01C. Характер-
ные температуры детекторов обсуждаются ниже.
В виде отдельных блоков электроники представ-
лены: блок системы сбора и обработки информа-
ции, два блока электроники для детекторов и блок
терморегулирования. Звездный датчик БОКЗ-МФ
смонтирован на платформе зеркальных систем в
непосредственной близости от зеркал.
Рис. 2. Подготовка одной из зеркальных систем теле-
Далее системы и компоненты телескопа
скопа ART-XC к испытаниям на установке MSFC по
ART-XC описаны подробнее. Основные парамет-
измерению степени рассеяния света.
ры телескопа приведены в табл. 1. Приведенные
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
360
ПАВЛИНСКИЙ и др.
Таблица 1. Характеристики телескопа ART-XC
Основные параметры телескопа ART-XC
Масса телескопа
350 кг
Размеры
3.5 м × ⊘0.9 м
Потребляемая мощность
150 Вт
Диапазон энергий
4-30 кэВ
Эффективная площадь для наблюдений в режиме наведения
385 см2 на 8.1 кэВа
Поле зрения
0.3 град2 ( = 36)
Грасп
43.8 см2 град2 на 8.1 кэВ
Угловое разрешение (FWHM) в обзорной моде
53′′
(ограничено размером пиксела)
Эффективность детектора
50% на 4.6 кэВ, 86% на 8.1 кэВ
Энергетическое разрешение
9% на 13.9 кэВб
Временное разрешение
23 мкс
Оптика телескопа ART-XC
Число зеркальных систем
7
Номинальное фокусное расстояние
2700 мм
Дефокусировка
-7 мм
Число вложенных оболочек в системе
28
Форма оболочек
Вольтер-I
Диаметр оболочек (пересечение)
49-145 мм
Толщина оболочек
0.25-0.35 мм
Материал оболочек
Ni/Co
Покрытие зеркал
Ir (90% объемной плотности)
Входной фильтр
18.5 мкм майлара + 0.11 мкм Al
Диаметр HPD по оси
30-35′′в
Детекторы телескопа ART-XC
Тип детектора
Двухсторонний стриповый диод Шоттки
Размер кристалла (CdTe)
29.95 мм × 29.95 мм × 1.00 мм
Производитель кристалла
Acrorad (Япония)
Рабочая площадь
28.56 мм × 28.56 мм
Число стрипов
48 × 48
Ширина стрипа
520 мкм
Межстриповое расстояние
75 мкм
Микросхема ASIC, 2 шт.
VA64TA I (Ideas, Норвегия)
Рабочий диапазон энергий
4-120 кэВ
Входное окно
Be,30 мм, толщина 100 мкм
а В калибровочной линии радиоактивного Cu.
б В линии радиоактивного 237Np.
в См. табл.3.
значения учитывают результаты обширных назем-
2.2. Зеркальные системы
ных калибровок, которые описываются ниже в
Конструкция рентгеновской оптики ART-XC
п. 3. Как обсуждается далее в разделе 6, полетные
была разработана независимо во ВНИИЭФ и
калибровки в целом подтвердили предполетные
MSFC на основе спецификаций ИКИ РАН.
параметры ART-XC.
В MSFC использовали классическую форму зер-
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
ТЕЛЕСКОП ART-XC
361
Оболочки рентгеновской
''Паук''
оптики
Теплоизолирующая
труба
Держатель
оболочек
Полетные
гребенки
Кольцо
жесткости
Кронштейн соединения
тепловых труб
Рис. 3. Поперечный разрез зеркальной системы телескопа ART-XC. Внутренняя перегородка (предназначенная для
сокращения посторонней засветки) и нагревательные элементы не показаны.
кал типа Вольтер-I (“параболоид-гиперболоид”)
были установлены в квалификационную модель
вместо приближения “конус-конус” к геометрии
ART-XC, которая была подвергнута вибрацион-
Вольтер-I, используемого ВНИИЭФ. Основные
ным и ресурсным испытаниям. MSFC изготовил,
характеристики, такие как масса и эффективная
испытал (рис. 2) и откалибровал восемь идентич-
площадь зеркальных систем, были одинаковыми,
ных рентгеновских зеркальных систем для ART-
но модули, произведенные MSFC, имели значи-
XC (Губарев и др., 2012, 2014; Кривонос и др.,
тельно лучшее угловое разрешение. ВНИИЭФ
2017). Семь из них были установлены в летную
изготовил семь зеркальных систем. Все они
модель телескопа, а восьмая стала запасной.
Каждая зеркальная система (рис. 3) содер-
жит 28 вложенных зеркальных оболочек типа
Вольтер-I. Оболочки изготовлены из никеля с
использованием техники гальванопластики. Обо-
лочки имеют диаметры, меняющиеся от
49
до
145
мм. Их толщина меняется с радиусом от
250
до
350
мкм. Внешние оболочки сделаны
более толстыми для увеличения их жесткости и,
следовательно, улучшения углового разрешения
зеркальной системы. Внутренняя поверхность
никель-кобальтовых зеркал телескопа ART-XC
покрыта слоем, состоящим на 90% объемной плот-
ности из иридия (Ir) толщиной10 нм. Этот металл
имеет более высокий коэффициент отражения
рентгеновского излучения, чем золото на энергиях
выше 10 кэВ. Верхние концы оболочек вклеены
Рис. 4. Зеркальные системы телескопа ART-XC, уста-
в поддерживающую структуру — так называемый
новленные на монтажном стенде.
“паук”.
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
362
ПАВЛИНСКИЙ и др.
200
Номинальный фокус
dF =
7 мм
dF =
15 мм
150
100
50
0
20
10
0
10
20
Угол от оси, мин. дуги
Рис. 5. Диаметр кружка половинной мощности (HPD) зеркальной системы для номинального фокусного расстояния
(2700 мм) и для двух расфокусирующих положений dF = -7 и -15 мм. Диаметр HPD был измерен на энергии 8.1 кэВ
для зеркальной системы MS1 на установке MSFC по измерению степени рассеяния света.
Вес каждой зеркальной системы телескопа
образом, точное расстояние от зеркальной системы
ART-XC составляет около 17 кг. Номинальное
до плоскости детектора составляет 2693 мм.
фокусное расстояние — 2700 мм. Во время уста-
новки в телескоп (рис. 4) зеркальные системы
2.3. Комплекс рентгеновских детекторов
были расфокусированы на 7 мм для обеспечения
более равномерного углового разрешения по полю
Детекторы рентгеновского излучения в фокаль-
зрения (см. рис. 5, Губарев и др., 2014). Таким
ной плоскости телескопа ART-XC (Павлинский и
др., 2016; Левин и др., 2016) были разработаны
в ИКИ РАН специально для миссии СРГ. Детек-
торная система ART-XC состоит из семи узлов
рентгеновских детекторов (УРД с номерами от 01
до 07 по числу модулей телескопа), двух блоков
электроники (БЭ) и одного блока коммутации для
последовательного интерфейса (БК, Левин и др.,
2014). Потребляемая мощность системы детекто-
ров составляет 42 Вт, а полная масса — 39.6 кг.
Два блока электроники состоят из семи идентич-
ных модулей (четыре в БЭ-01 и три в БЭ-02).
Один модуль в БЭ обслуживает один узел рент-
геновского детектора. Каждый модуль подключен к
сети распределения первичного питания и получает
две импульсные команды от системы управления
космического аппарата. Блок электроники вклю-
чает в себя коммутатор основного питания, фильтр
электромагнитных помех, комплект низковольтных
DC/DC-преобразователей, регулируемый высоко-
вольтный DC/DC-преобразователь, а также схе-
му контроля тока потребления и защиты. Блок
электроники обеспечивает рентгеновский детектор
всеми необходимыми низковольтными и высоко-
вольтным напряжениями питания и защищает его
Рис. 6. Семь узлов рентгеновских детекторов (УРД),
от высокого потребления тока. Блок коммутации
установленных в фокальной плоскости телескопа
(БК) используется для распределения интерфейсов
ART-XC (вид с задней стороны детекторов).
управления/телеметрии и синхронизации времени.
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
ТЕЛЕСКОП ART-XC
363
Кристалл
CdTe DIE
Держатель
VA64TA1 ASIC
кристалла
нижней стороны
кристалла
VA64TA1 ASIC
верхней стороны
кристалла
Гибкая печатная
плата
Рис. 7. Гибридная интегральная микросхема детектора рентгеновского излучения (модель СД01).
Оба интерфейса основаны на стандарте RS-485 с
Структура электродов на кристаллах имеет следу-
гальванической развязкой.
ющую структуру: (вверху) Au/Pt/CdTe/Al/Ti/Au
Узлы рентгеновских детекторов и блоки элек-
(внизу). Структура CdTe/Al на нижнем электроде
троники разделены для того, чтобы снизить выде-
образует барьер Шоттки (Тояма и др., 2004). Вы-
ление мощности внутри УРД. Один детекторный
сокочистый CdTe с барьером Шоттки обеспечивает
канал (один УРД и один модуль в БЭ) потребляет
очень низкий ток утечки. Для работы детектора в
6 Вт от бортовой сети питания. В УРД выделяется
двухсторонней стриповой конфигурации, верхний
3.5 Вт мощности и еще 2.5 Вт — в модуле в БЭ. Два
и нижний электроды кристалла изготавливаются
блока БЭ размещены на термостабилизированной
методом фотолитографии. На верхней стороне
платформе космического аппарата. Семь УРД и
формируются 48 параллельных полосок (стрипов),
блок коммутации (БК) находятся в модуле теле-
окруженных охранным кольцом. Такой же узор
скопа ART-XC (рис. 6).
формируется на нижней стороне, но он повернут
на 90 относительно узора на верхней стороне, что
Узел рентгеновского детектора (УРД) выполня-
позволяет восстановить две координаты регистри-
ет следующие задачи: прием и обработка команд из
руемого события на плоскости детектора. Ширина
Системы сбора и обработки информации (ССОИ),
стрипов составляет
520
мкм, ширина зазоров
обработка сигналов синхронизации времени, обес-
между ними — 75 мкм. Чувствительная область
печение всех необходимых измерений параметров
детектора имеет размер 28.48 мм × 28.48 мм. С уче-
детектора, усиление и аналого-цифровое преобра-
зование выходных сигналов детектора, обработка
том фокусного расстояния зеркальной системы
оцифрованных данных, нахождение участков с за-
(2700 мм), угловой размер стриповой полоски
регистрированными событиями, упаковка данных
приблизительно равен 45′′.
в телеметрические кадры и передача телеметриче-
Стрипы на кристалле подключены ко входам
ской информации в ССОИ.
двух специализированных интегральных мик-
Детектор рентгеновского излучения, располо-
росхем (ASIC) VA64TA1 (Танака и др., 2006)
женный внутри блока УРД, представляет собой
производства компании Ideas (Норвегия). Одна
большую гибридную интегральную схему (рис. 7).
микросхема ASIC обслуживает верхнюю сторону
Чувствительные элементы детектора — это вы-
кристалла, а другая — нижнюю. Спектромет-
сококачественные кристаллы CdTe (Киши и др.,
рический канал VA64TA1 состоит из зарядо-
2008), изготовленные компанией Acrorad (Япония).
чувствительного усилителя, быстрого CR-RC
Размер кристалла 29.95 мм × 29.95 мм × 1.00 мм.
формирователя импульсов, дискриминатора, мед-
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
364
ПАВЛИНСКИЙ и др.
0.85
07.09.2019 ( 20.9 C)
0.80
0.75
07.09.2020 ( 20.9 C)
0.70
0.65
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Время, с
104
Рис. 8. Зависимость тока утечки от времени в течение одного дня работы детектора на основе кристалла CdTe при
напряжении -100 В.
ленного CR-RC формирователя импульсов и
Высокое напряжение, обеспечиваемое модулем
устройства выборки и хранения. Каждая микро-
в БЭ, может регулироваться от 0 до -360 В, но
схема ASIC имеет 64 спектрометрических канала,
реально используется напряжение -100 В. Такое
но используются только
48. Из-за некоторых
относительно невысокое рабочее напряжение вы-
особенностей архитектуры микросхемы VA64TA1
брано по трем причинам: рабочий энергетический
(она имеет всего один выходной триггерный сигнал)
диапазон телескопа ART-XC не превышает 30 кэВ;
определение сработавшего (триггерного) канала
это позволяет снизить ток утечки в матрице и
происходит программным образом. УРД может
уменьшить рабочее напряжение компонентов, об-
работать в двух режимах. В первом режиме
служивающих высоковольтную сторону кристалла
запоминается время события, а также шесть
CdTe.
значений амплитуды, зарегистрированных в трех
Из-за хорошо известного поляризационного
стрипах в верхнем слое и трех стрипах в нижнем
эффекта в приборах на основе CdTe с барьером
слое, в которых было зарегистрировано событие.
Шоттки, мы регулярно включаем и выключаем
Это основной режим наблюдения. В этом режиме
высокое напряжение, подведенное к кристаллу
УРД выдает один телеметрический кадр (1024
CdTe. На этапе ввода телескопа в эксплуатацию
байта) на каждое 81 событие. Во втором режиме
мы провели испытания всех детекторов в течение
УРД сохраняет 96 значений амплитуды со всех
двух суток непрерывной работы и обнаружили
стрипов верхнего и нижнего слоев. В этом режиме
лишь пренебрежимо малые признаки поляризации
УРД создает один телеметрический кадр (1024
(<1%). Учитывая низкую рабочую температуру
байта) на каждые три события. Из-за большого
кристаллов CdTe, поддерживаемую в течение
объема генерируемой информации второй режим
долгого времени, мы решили выполнять их депо-
используется только для проверок детектора.
ляризацию раз в сутки. На детекторы подается
Мертвое время детекторов не превышает 0.8 мс.
высокое напряжение
23
ч
50
мин в день, а
Точность определения времени регистрации собы-
наблюдения они проводят 23 ч 44 мин в день.
тия относительно сигналов синхронизации времени
Когда режим работы одного детектора изменяется
космического аппарата не хуже 23 мкс.
с наблюдения на деполяризацию, все остальные
Во время полета тепловой режим УРД и
детекторы остаются в режиме наблюдения. Как
рентгеновских детекторов поддерживается блоком
только деполяризованный детектор возвращается
управления системой обеспечения теплового ре-
в режим наблюдения, выполняется деполяризация
жима телескопа ART-XC. Рабочая температура
следующего детектора и так далее. Общее время
детекторов должна находиться между
-22
и
деполяризации всех детекторов — 1 ч
52
мин.
19C. Стабильность температуры детекторов
В процессе эксплуатации мы отслеживаем токи
выдерживается с точностью лучше ±0.2C в месяц.
утечки всех кристаллов. Имеется возможность
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
ТЕЛЕСКОП ART-XC
365
измерять только полный ток через объем кри-
2.5. Бортовая система обработки данных
сталла и охранные кольца. Один детектор (в
Система сбора и обработки информации (ССОИ)
УРД-02) имеет ток утечки менее 850 пА, два
телескопа ART-XC выполняет следующие задачи:
детектора — менее 400 пА и четыре детектора —
менее 100 пА. На рис. 8 показана зависимость
- сбор и хранение данных с семи детекторов;
токов утечки детектора в УРД-02 от времени за
один день работы
(“ноль” — время включения
- получение и хранение данных ориентации
высокого напряжения). После одного года полета
космического аппарата и кватернионов от
ток утечки немного уменьшился.
звездных и гироскопических датчиков;
- поддержание работы датчиков (аналоговых и
2.4. Электроника телескопа
цифровых), опрашиваемых телеметрической
системой космического аппарата;
Электроника телескопа ART-XC состоит из
- синхронизация подсистем и привязка дан-
нескольких функциональных компонент (рис. 9):
ных к бортовому времени;
- загрузка телекоманд в блок управления те-
- комплекс детекторов рентгеновского излуче-
лескопом;
ния;
- загрузка научных и служебных данных.
- система сбора и обработки информации
Научные данные, накопленные семью детекторами,
(ССОИ);
и данные с БУ СОТР передаются через шину дан-
ных телескопа ART-XC (UART/RS-485) в ССОИ.
- звездный датчик (БОКЗ-МФ);
Последняя также получает данные ориентации и
кватернионы от гироскопических датчиков косми-
- блок управления системой обеспечения теп-
ческого аппарата и звездных датчиков (БОКЗ-МФ
лового режима (БУ СОТР);
и SED-26), которые передаются системой управ-
ления космического аппарата (см. рис. 10). Типич-
ный объем данных телескопа ART-XC составляет
- электроника калибровочных источников.
90-120 МБайт в день.
Твердотельная память ССОИ, основанная на
флэш-технологии, имеет емкость 512 МБ. Этого
ССОИ непрерывно собирает и запоминает дан-
объема достаточно, чтобы хранить научные данные
ные с детекторов, передает данные в бортовую
за 5 дней. Данные хранятся в памяти с использова-
радиосистему (радиокомплекс) во время сеансов
нием ECC кодов Хэмминга, что позволяет исправ-
связи с Землей, обеспечивает электрический и ло-
лять одиночные ошибки и обнаруживать двойные.
гический интерфейсы с системой управления кос-
ССОИ имеет высокоскоростной интерфейс
мического аппарата.
с бортовой радиосистемой на базе физическо-
го стандарта LVDS (Low Voltage Differential
Блок управления системой обеспечения теп-
Signaling). Структура пакетов, передаваемых в эту
лового режима работает непрерывно, контроли-
систему, соответствует стандарту CCSDS 133.0-
руя электрические нагреватели телескопа ART-
B-1. Радиосистема использует дополнительные
XC. Как было сказано выше, в телескопе 36 ос-
турбокоды или коды свертки для передачи по
новных и 36 резервных нагревателей и столько же
радиолинии, что обеспечивает надежную передачу
датчиков. Каждый нагреватель управляется сво-
данных в сеансах связи с Землей.
им собственным датчиком независимо от других
с использованием ПИД-регуляторов. В качестве
Телекоманды для управления прибором пе-
датчиков температуры используются платиновые
редаются в ССОИ из системы управления кос-
термометры сопротивления типа Pt100.
мическим аппаратом по шине данных полезной
нагрузки (ГОСТ Р 52070-2003/MIL-STD-1553).
Все электронные компоненты прошли необхо-
Телекоманды могут быть привязаны к определен-
димую квалификацию и дополнительные испыта-
ному времени (сохраняясь в памяти ССОИ) и
ния, включая радиационные испытания и выбороч-
выполняться с задержкой или напрямую. ССОИ
ный разрушающий физический анализ.
выполняет функцию передачи команд от шины
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
366
ПАВЛИНСКИЙ и др.
The telescope
X-ray Optical System plane
Star tracker
BOKZ-MF
Cover actuator
27V comm. power
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
S/C Thermo-stabilized platform
Pyro-
command
MIL-STD-1553
Thermo-control
RS485
Unit
Calib.
Calib.
Calib.
Calib.
Calib.
Calib.
Calib.
Source 1
Source 2
Source 3
Source 4
Source 5
Source 6
Source 7
Calib. source
27 V DC
electronics
RS485
RS485
SSOI
CB
1 Hz
Telemetry
On/off
commands
BE02
LVDS
1 Hz syncro
MIL-STD-1553
BE01
Detector focal plane
27 V DC
Mechanical
Thermal
interface
interface
S/C Control
S/C
Radio-
S/C platform
S/C TM
system
power
complex
Рис. 9. Блок-схема систем, узлов и интерфейсов телескопа ART-XC.
данных полезной нагрузки (ГОСТ Р
52070-
(рис. 11). Для выполнения калибровки детектора
2003/MIL-STD-1553) на шину телескопа ART-
на космический аппарат посылаются необходимые
команды. Все калибровочные источники работают
XC (UART/RS-485). Регулярный объем команд
независимо.
для ART-XC, загружаемых на борт во время связи
с Землей, составляет около 1-2 кбайт в день.
Синхронизация данных со шкалой времени
2.7. Звездный датчик
осуществляется передачей кода бортового време-
Звездный датчик телескопа ART-XC БОКЗ-
ни (КБВ) через информационные шины (ГОСТ
МФ установлен на платформу зеркальной системы
Р 52070-2003/MIL-STD-1553 и RS-485), а также
рядом с зеркалами, соосно с оптической осью
через синхроимпульсы с частотой 1 Гц. Кратковре-
телескопа. БОКЗ-МФ может использоваться как
менная стабильность генератора бортовых часов
дублирующий звездный датчик в системе управле-
составляет всего лишь 1 × 10-7, что приводит к
ния ориентацией космического аппарата. Основ-
постоянному смещению КБВ на 10 мс в день. КБВ
ные параметры датчика БОКЗ-МФ представлены
периодически подстраивается специальными ко-
в табл. 2. Также на борту космического аппарата
мандами, передаваемыми на космический аппарат
находятся два звездных датчика SED-26 от ком-
во время сеансов связи с Землей.
пании SODERN (Франция), информация с кото-
рых об ориентации может быть использована при
анализе данных телескопа ART-XC. Эти звездные
2.6. Калибровочные рентгеновские источники
датчики установлены на оптическом корпусе теле-
Все детекторы телескопа ART-XC примерно
скопа eROSITA и относятся к системе управления
космического аппарата.
раз в два месяца калибруются. Для этой цели в
поле зрения каждого детектора с помощью блока
калибровочных источников, имеющего линейный
3. НАЗЕМНЫЕ КАЛИБРОВКИ
привод, вдвигается источник рентгеновского из-
лучения (изотопы241Am +55Fe). Когда детек-
Наземные калибровки телескопа ART-XC про-
тор используется для наблюдений, калибровоч-
водились с 2014 по 2018 г., при этом на разных
ный источник находится внутри свинцового бокса
этапах были задействованы три испытательных
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
ТЕЛЕСКОП ART-XC
367
ART-XC
Star Tracker
Detectors
Thermo-control
(BOKZ-MF)
(URD01...07)
unit
eROSITA
ART-XC data bus (UART/RS485)
Telecommands
1 Hz sync
& data
Data Processing
Sci. data download (LVDS)
ITC
Unit
(SSOI)
Telecommands
& HK data
Payload data bus (MIL-STD-1553)
TM data download
1 Hz sync
sensors
«on/off» cmd
«pyro» cmd
S/C Radio-
S/C Telemetry
Star Tracker
Star Tracker
S/C Control System
S/C Gyros
complex
System
(SED-26)
(SED-26)
up to 1 Mbits
S/C data bus (MIL-STD-1553)
quaterrions of orientation
Рис. 10. Бортовая структура обработки данных.
(a)
(b)
Коллиматор
Цилиндрический
свинцовый бокс
Рентгеновский
Линейный привод
источник
Свинцовая
Бронзовый шток
CdTe детектор
крышка
Рис. 11. Калибровочный источник, убранный в свинцовый цилиндрический бокс, прикрепленный к коллиматору
модуля телескопа (а). Свинцовый бокс гарантирует отсутствие значимого потока излучения от источника во время
астрофизических наблюдений. Источник может быть введен в коллиматор, как показано на панели (b), для облучения
детектора.
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
368
ПАВЛИНСКИЙ и др.
0'
1'
3'
5'
1'
7'
9'
12'
15'
18'
20'
22'
24'
Рис. 12. Образцы функции PSF размытия точечного источника в зеркальной системе MS1 для разных углов смещения
(Кривонос и др., 2017). Функция PSF была получена усреднением измерений, выполненных под четырьмя азимутальными
углами. Угол смещения показан в верхнем правом углу каждого изображения размером 400′′ × 560′′. Цветовая шкала —
логарифмическая. Зеркальная система была расфокусирована на 7 мм.
8.1 кэВ
150
20 кэВ
100
50
0
0
5
10
15
Угол от оси, мин. дуги
Рис. 13. Диаметр половинной мощности HPD зеркальной системы MS1 на энергиях 8.1 и 20 кэВ для нескольких
значений углового расстояния от оси системы (получено на испытательном стенде MSFC по измерению степени
рассеяния света). Зеркальная система расфокусирована на 7 мм.
центра: испытательный стенд по измерению степе-
др., 2017). Для каждой зеркальной системы были
ни рассеяния света NASA/MSFC (США), рентге-
измерены: диаметр половинной мощности (HPD),
новский испытательный стенд ИКИ РАН (Россия)
функция размытия точечного источника (PSF) с
и рентгеновский испытательный стенд PANTER
высоким разрешением и эффективная площадь
Института внеземной физики Общества им. Макса
на разных угловых расстояниях от оси и при
Планка (Германия).
разных значениях азимутального угла. Рисунок 12
Сначала летные зеркальные системы телеско-
показывает усредненные по азимутальному углу
па ART-XC были откалиброваны на испытатель-
изображения функции PSF размытия точечного
ном стенде по измерению степени рассеяния света
источника, полученные для одной из зеркальных
NASA/MSFC (Губарев и др., 2014; Кривонос и систем при разных углах смещения относительно
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
ТЕЛЕСКОП ART-XC
369
Таблица 2. Основные характеристики звездного датчи-
На следующем шаге летные зеркальные систе-
ка БОКЗ-МФ телескопа ART-XC
мы телескопа ART-XC были откалиброваны вме-
сте с блоками детекторов на 60-метровом рент-
геновском испытательном стенде ИКИ РАН в
Параметр
Значение
Москве, Россия. По разным причинам время, вы-
деленное для калибровки летных зеркальных си-
Масса
2.8 кг
стем, было серьезно ограничено. Поэтому были
проведены дополнительные, более детальные ис-
следования с помощью запасной зеркальной си-
Потребляемая мощность
14 Вт
стемы (MS6) и одного из запасных УРД (его за-
водской номер 29, соответственно, в дальнейшем
Допустимая угловая
1 град с-1
мы обозначаем его УРД-29) (Павлинский и др.,
2018, 2019а,б). Основной целью этих испытаний
скоростьа
было определение характеристик рентгеновских
детекторов телескопа ART-XC, проверка матема-
Частота обновленияб
-1
тической модели зеркальной системы телескопа,
основанной на моделировании трассировки лучей,
Точность (rms) σx, σyz
2′′.5/25′′
и оценка совершенства телескопа в целом.
Рисунок 15 показывает зависимость от энергии
Поле зрения
14
энергетического разрешения ΔE (FWHM), изме-
ренного у запасного УРД-29 телескопа ART-XC.
Значительное отклонение от ожидаемой зависимо-
Звездная величина
6 mag
сти ΔE ∼ E1/2, наблюдаемое у УРД-29 на энер-
гии 5.9 кэВ, связано с особенностью архитектуры
Данные на выходе
Матрица ориентации (cos)
микросхемы ASIC VA64TA1. Микросхема не имеет
пикового детектора, что приводит при обработке
Шина
ГОСТ Р 52070-2003/
сигналов с амплитудой, близкой к пороговой, к
“растяжению” формы пика в сторону низких энер-
MIL-STD-1553
гий.
а Угловая скорость космического аппарата.
На рис. 16 показана зависимость эффективно-
б Частота обновления данных ориентации.
сти регистрации фотонов запасным детектором те-
лескопа ART-XC от их энергии, согласно измере-
ниям на рентгеновском стенде ИКИ РАН. Эффек-
оси системы. Диаметр HPD половинной мощно-
тивность достигает 50% на 4.6 кэВ и превышает
сти зеркальной системы MS1 на энергиях 8.1 и
90% на энергиях выше 9.5 кэВ.
20 кэВ для нескольких значений оффсетного угла
Завершающий этап наземной калибровки теле-
показан на рис. 13. В табл. 3 приведены основные
скопа ART-XC проходил на рентгеновском стенде
параметры, полученные для каждой из восьми зер-
PANTER Института внеземной физики Общества
кальных систем. Семь из них имеют очень похожие
им. Макса Планка в Ньюрайде, Германия, в ок-
характеристики, они были установлены на летной
тябре 2018 г. (рис. 17). Для этих испытаний ис-
модели ART-XC. Одна зеркальная система (MS6)
пользовались запасная система зеркал телескопа
показала несколько худшее угловое разрешение и
ART-XC и запасной детекторный блок, а также
поэтому стала запасной.
pnCCD камера TroPIC стенда PANTER, которая
На основании этих данных калибровки зеркаль-
использовалась также для наземной калибровки
ных систем была создана модель PSF телескопа
зеркальных систем телескопа eROSITA.
ART-XC, которая используется при анализе дан-
Во время этих калибровок была измерена эф-
ных ART-XC для обнаружения рентгеновских ис-
фективная площадь по оси запасной зеркальной
точников и определения их характеристик. Отме-
системы телескопа ART-XC с помощью запасно-
тим, что эффективная функция PSF размытия то-
го детектора телескопа и рентгеновской камеры
чечного источника в телескопе ART-XC в режимах
TRoPIC. Результаты измерений хорошо согласу-
обзора и сканирования получается путем свертки
ются друг с другом (см. табл. 4). Рисунок 18 пока-
реальной PSF зеркальной системы с квадратным
зывает зависимость эффективной площади запас-
окном размером в один пиксель детектора (45′′).
ной зеркальной системы от угла до оси системы по
Полученная модель PSF для разных положений
измерениям pnCCD камерой TRoPIC. Параметры
источника в поле зрения телескопа показана на
функции PSF размытия точечного источника на
рис. 14.
оси системы приведены в табл. 5.
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
370
ПАВЛИНСКИЙ и др.
Рис. 14. Модель функции размытия точечного источника (PSF) телескопа ART-XC на энергии 8.1 кэВ, применимая к
данным обзора и сканирующих наблюдений, для разных положений точечных источников в поле зрения телескопа.
Таблица 3. Основные параметры зеркальных систем телескопа ART-XC на энергии 8.1 кэВ
Номер системы
MS1
MS2
MS3
MS4
MS5
MS6
MS7
MS8
HPDа на оси, сек. дуги
29.7
31.8
32.2
33.7
30.3
40.3
33.0
34.8
W90б на оси, сек. дуги
94.1
108.6
101.1
121.9
124.7
139.2
115.9
117.4
Эффективная площадь на оси, см2
71.0
69.0
67.0
65.2
64.0
66.0
67.0
66.6
а Диаметр круга половинной мощности.
б Диаметр круга, содержащего 90% фотонов точечного источника.
Предположив, что все семь летных детекто-
4. МИССИЯ
ров телескопа ART-XC имеют примерно такую
4.1. Планирование и график работы миссии
же эффективность как эффективность, измеренная
для запасного УРД-29, и приняв хорошо отка-
Миссия СРГ управляется разработчиком и
либрованную модель для эффективной площади
создателем платформы “Навигатор” — НПО им.
зеркальных систем, можно оценить зависимости от
С.А. Лавочкина. Планирование миссии в основ-
энергии эффективной площади по оси телескопа
ном происходит помесячно. План наблюдений
ART-XC и его граспа (Павлинский и др., 2019а,б).
на следующий месяц готовится ИКИ РАН и
Рисунок 19 показывает полученные оценки эффек-
проверяется НПО им. С.А. Лавочкина на предмет
тивной площади телескопа ART-XC. На оси те-
наличия возможных наблюдательных ограничений.
лескопа эффективная площадь на энергии 8.1 кэВ
Утвержденная месячная программа наблюдений
составляет385 см2.
обычно делится на блоки-расписания, которые
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
2022
№5
ТЕЛЕСКОП ART-XC
371
2.0
1.5
1.0
0
10
20
30
40
50
60
Энергия, кэВ
Рис. 15. Энергетическое разрешение (FWHM) детектора в запасном УРД (номер 29) телескопа ART-XC как функция от
энергии. Красная кривая — это приближение кубической полиномиальной функцией от E1/2 в диапазоне 3-60 кэВ.
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
Энергия, кэВ
Рис. 16. Оценка эффективности детектора в запасном УРД-29 телескопа ART-XC на основе модели эффективности
детектора в спектрометре XR-100T-CdTe (Amptek, США).
могут быть отправлены на космический аппарат
отклика обсеватории СРГ на возможные транзи-
в ходе ежедневных контактов с Землей. Это,
ентные события — от одного дня до нескольких
естественно, устанавливает ограничение на время
дней. Действующее расписание наблюдений об-
Таблица 4. Эффективая площадь на оси запасной зер-
Таблица 5. Параметры функции PSF размытия точеч-
кальной системы телескопа ART-XC по измерениям на
ного источника в запасной зеркальной системе теле-
испытательном стенде PANTER
скопа ART-XC (по данным pnCCD камеры TRoPIC
рентгеновского испытательного стенда PANTER)
Эффективная площадьб
Энергияа,
Энергияа,
HPDб,
W90в,
Источник
Источник
кэВ
кэВ
сек. дуги
сек. дуги
УРД-29
TRoPIC
Ti
4.51
35.7
159
Ti
4.51
60.4 ± 0.6
-
Cr
5.41
36.1
152
Cr
5.41
60.9 ± 0.4
60.6 ± 1.1
Fe
6.40
36.6
170
Cu
8.04
38.6
225
Cu
8.04
66.8 ± 0.4
67.0 ± 0.7
Ge
9.89
38.9
241
Ge
9.89
-
68.1 ± 1.4
а
Энергия Kα-линии излучения.
а Энергия Kα-линии излучения.
б Диаметр круга сбора 50% мощности.
б Площадь, измеренная разными детекторами, см2.
в Диаметр круга сбора 90% мощности.
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
372
ПАВЛИНСКИЙ и др.
Рис. 17. Запасная зеркальная система MS6 телескопа ART-XC и детекторный блок УРД-29, установленные на
рентгеновском стенде PANTER.
серватории СРГ доступно на специальном сайте
Режим сканирования — это третий режим на-
srg.cosmos.ru . В табл. 6 приведены основные вехи
блюдений, реализованный в миссии СРГ, который
работы телескопа ART-XC с момента запуска
позволяет наблюдать довольно большие области
обсератории СРГ и до начала обзора всего неба.
неба (максимально
.5 × 12.5) с равномерной
экспозицией. В этом режиме оптическая ось те-
лескопа ART-XC движется “по змейке”. Система
4.2. Режимы наблюдений телескопом ART-XC
управления космическим аппаратом автоматиче-
Существуют три режима научных наблюдений,
ски проводит серию повторных последовательных
проводимых телескопом ART-XC на борту косми-
вращений вокруг двух осей космического аппарата
ческого аппарата: (1) режим точечных (направлен-
с набором предопределенных параметров; этот на-
ных) наблюдений, (2) обзорный режим и (3) режим
бор называется “шаблоном”, разрабатывается он
сканирования.
в ИКИ РАН. До использования “шаблон” должен
быть проверен и согласован с Группой управления
В режиме точечных наблюдений оптическая ось
космическим аппаратом.
телескопа фиксируется в заданном направлении.
Этот режим обычно используется для калибровоч-
Режим сканирования широко использовался на
ных наблюдений.
этапе калибровки и проверки работоспособности,
а также во время дополнительных калибровочных
Режим обзора используется во время обзора
сеансов. С его помощью получены превосходные
всего неба. В этом режиме оптическая ось те-
результаты (см. рис. 20).
лескопа вращается с периодом 4 ч вокруг оси
космического аппарата, направленной в сторону
Солнца. Это обеспечивает полное покрытие неба
4.3. Научный центр управления
примерно за 6 мес. Мы можем управлять парамет-
рами движения оси вращения, устанавливая плос-
Схема наземного научного сегмента показа-
кость вращения, скорость вращения и начальное
на на рис. 21. Основные задачи научного центра
направление. Обычно это делается раз в неделю. В
управления — это контроль состояния оборудо-
течение первых двух обзоров плоскость вращения
вания, мониторинг работоспособности, сброс те-
совпадала с плоскостью эклиптики.
леметрической информации, а также распаковка,
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
ТЕЛЕСКОП ART-XC
373
70
Cr (K , 5.41 кэВ)
Cu (K , 8.04 кэВ)
60
Ge (K , 9.89 кэВ)
50
40
30
20
10
20
10
0
10
20
Угол от оси, мин. дуги
Рис. 18. Эффективная площадь запасной зеркальной системы телескопа ART-XC как функция угла до оси системы (по
данным измерений pnCCD камерой TRoPIC на испытательном стенде PANTER). Измерения выполнены в Kα-линиях
Cr (5.41 кэВ, синие точки), Cu (8.04 кэВ, оранжевые точки) и Ge (9.89 кэВ, зеленые точки).
1000
Эффективная площадь по оси
Эффективная площадь,
усредненная по FoV
100
10
1
0
5
10
15
20
25
30
Энергия, кэВ
Рис. 19. Зависимость от энергии эффективной площади телескопа ART-XC для дважды отраженных событий по оси и
после усреднения по полю зрения (сплошные кривые). Основано на результатах моделирования эффективной площади
зеркальной системы ART-XC (пунктирные кривые) и эффективности детектора УРД-29 (рис.18).
проверка и первичная обработка научных данных.
- сброс данных из массовой памяти. Объем
Эти операции выполняются ежедневно во время
данных при работе в режиме обзора со-
сеансов связи миссии с Землей. Типичный список
ставляет в среднем100 МB день-1. Вся
ежедневных операций включает следующие этапы:
телеметрическая информация передается на
наземные станции приема данных, затем в
Центр управления миссией и далее в Науч-
- мониторинг оборудования телескопа, в том
ный центр управления;
числе показаний разных датчиков темпера-
туры, тока и напряжения, состояния борто-
- распаковка, проверка целостности и обра-
вого оборудования, объема доступных дан-
ботка данных (в том числе создание отчетов
ных и т.д.;
быстрого просмотра);
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
374
ПАВЛИНСКИЙ и др.
Таблица 6. Основные события, происходившие с телескопом ART-XC с момента запуска и до начала обзора
Дата
Время
Событие
2019.07.13
15:31
Запуск
2019.07.13
17:31
Окончание разгона космического аппарата и отделение от него разгонного блока ДМ-03
2019.07.13
18:43
Включение подсистем телескопа и сохранение ими бортовой информации
2019.07.13
18:58
Включение системы терморегулирования телескопа
2019.07.18
18:42
Получение первой телеметрической информации с первой рентгеновской камеры
2019.07.21
Включение всех камер и подтверждение их работоспособности
2019.07.22
Первая коррекция орбиты
2019.07.23
18:31
Открытие крышки телескопа
2019.07.27
Открытие первого калибровочного источника рентгеновского излучения и проведение
первой калибровки первой камеры, начало ввода камер в эксплуатацию
2019.07.30
17:29
“Первый свет” (изображение пульсара Cen X-3 во всех камерах)
2019.08.06
Вторая коррекция орбиты
2019.08.25
Завершение ввода в эксплуатацию семи камер, успешное перепрограммирование
EEPROM первой камеры в рабочую конфигурацию, начало фазы калибровки
и проверки работоспособности телескопа ART-XC
2019.10.05
Завершение фазы калибровки и проверки работоспособности ART-XC
2019.10.21
Третья коррекция орбиты
2019.12.12
Начало обзора всего неба
- детальный анализ состояния научного обо-
Операции наземного сегмента телескопа ART-XC
рудования;
занимают в среднем20% от общего времени
контакта с Землей.
- анализ отчета быстрого просмотра на нали-
чие аномалий в данных;
4.4. Центр научных данных
- проведение сеансов с подачей команд управ-
Весь научный анализ данных телескопа ART-
ления в реальном времени (только в ава-
XC обсерватории СРГ и архивирование данных
рийных случаях, чтобы иметь возможность
осуществляются в Центре научных данных ИКИ
быстро перенастроить оборудование во вре-
РАН. Сюда входят: обработка данных, их анализ
мя сеансов связи с Землей);
в почти реальном времени, обработка обзора неба,
оптическая наземная поддержка и архивирование
- составление программы управления на сле-
данных. Дополнительно, Центр научных данных
дующий день.
ИКИ РАН отвечает за выполнение таких же задач
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
2022
№5
ТЕЛЕСКОП ART-XC
375
2.000
1.500
1.000
0.500
2.000
1.000
0
359.000
358.000
0.500
1.000
1.500
2.000
Рис. 20. Пример наблюдения в режиме сканирования: скан области галактического центра 10 сентября 2019 г.
(в галактических координатах).
для телескопа eROSITA в отношении российской
- RAW: необработанные данные телеметрии
квоты научных данных (Сюняев и др., 2021, 2022).
(двоичные форматы);
4.4.1. Обработка данных. Программное обес-
- L0: данные телеметрии (FITS);
печение для обработки данных телескопа ART-
XC предоставляет средства для создания чистых
- L1: калиброванные научные данные (FITS);
откалиброванных научных продуктов.
Программное обеспечение организовано в виде
- L2: очищенные научные данные (FITS);
ряда независимых заданий, запускаемых из ко-
мандной строки (рис. 22). Эти задания могут быть
- L3: научные продукты (изображения, кривые
связаны в последовательности (с помощью упра-
блеска, спектры и т.д.);
ляющего задания или вручную) для производства
научных данных разных уровней и извлечения раз-
- SKYMAP: данные обзора всего неба уровней
личных научных продуктов. Схема обработки дан-
L2 и L3 в отдельных участках неба, включая
ных представлена на рис. 22.
изображения, карты экспозиции и фона, ка-
Имеются следующие уровни обработки данных:
талоги рентгеновских источников и др.
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
376
ПАВЛИНСКИЙ и др.
Контакты с Землей
Уссурийск
Медвежьи озера
Байконур
ЦУП НПО
им. С.А. Лавочкина
Центр данных
Центр управления
и управления СРГ
и данных телескопа
в ИКИ РАН
eROSITA в MPE
1.6-м телескоп
1.5-м телескоп
Саянской
Обсерватории
обсерватории
TUG TUBITAK
Траекторные измерения и оптическая поддержка
Рис. 21. Наземный научный сегмент.
Поток телеметрической информации, получае-
каждого из телескопов и данные об ориентации
мый во время ежедневных сеансов связи, прове-
космического аппарата. Для каждого события в
ряется на наличие ошибок передачи и разделяется
списке вычисляются истинная энергия фотона и
на данные детекторов и звездных датчиков с ис-
небесные координаты, применяются поправки ко
пользованием средств и заданий пакета ARTDAC.
времени его регистрации и, наконец, присваивается
Эти сырые (RAW) данные затем обрабатываются
ранг события. По имеющимся данным ориентации
предпроцессором ARTPREPROC, который счи-
(звездных датчиков БОКЗ-МФ и SED-26, а так-
тывает телеметрию телескопа ART-XC, проверя-
же инерциальной навигационной системы ГИВУС)
ет ее целостность и выполняет преобразование
выполняется реконструкция ориентации космиче-
в стандартный FITS формат. Данные уровня L0
ского аппарата. Очищенные научные данные ис-
обрабатываются программным обеспечением кон-
пользуются в научном анализе. Данные получают-
вейера ARTPIPELINE, который сначала произво-
ся путем проверки и коррекции файлов событий
дит откалиброванные данные (уровня L1), а затем
на основе разных критериев отбора с учетом ори-
очищенные научные данные (уровня L2). Откалиб-
ентации и орбиты аппарата, параметров состояния
рованные данные включают списки событий для
приборов, свойств самих событий.
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
2022
№5
ТЕЛЕСКОП ART-XC
377
Telemetry stream
CALDB
Artpipeline
NRTA
Artdac
Artproducts
Artpreproc
Artskymap
Raw
L0
L1
L2
L3
skymap
Data archive
Source catalog
Рис. 22. Схема обработки данных телескопа ART-XC.
Очищенные научные данные обрабатываются
кросс-корреляции и идентификации источников с
заданиями пакета ARTPRODUCTS для получения
использованием различных существующих катало-
научных продуктов уровня L3, в том числе изоб-
гов рентгеновских источников и астрономических
ражений, кривых блеска, энергетических спектров
баз данных. Полученные данные обзора неба,
и прочих. Данные обзора всего неба организованы
каталоги источников и изображения участков неба
в виде 4700 перекрывающихся фрагментов неба
доступны для авторизованных пользователей через
.6 (ARTSKYMAP), которые еже-
специальный веб-интерфейс.
дневно обновляются для создания соответствую-
Программное обеспечение, предназначенное
щих продуктов данных уровня L3, таких как ка-
для конечных пользователей, будет сделано об-
талоги источников рентгеновского излучения (см.
щедоступным одновременно с данными телескопа
ниже). Большинство научных продуктов уровня
ART-XC. Подробная информация о процессе
L3 представлены в виде файлов стандарта FITS
обработки данных и программном обеспечении
и могут быть использованы в стандартных паке-
будет обсуждаться в последующих публикациях.
тах программного обеспечения для рентгеновского
анализа (например, HEASOFT).
4.4.2. Система быстрого анализа данных. На-
Появление продуктов, относящихся к обзору
учные данные высокого уровня, полученные в про-
неба, запускает процедуру регистрации источ-
цессе обработки сырых данных, анализируются ав-
ников, которая формирует каталог кандидатов в
томатической системой быстрого анализа данных
реальные источники. Обнаружение источника и
(NRTA). Система выполняет вычисление скорости
определение его характеристик осуществляются
счета (в диапазоне энергий 4-12 кэВ), создает
путем вейвлет-разложения (wvdecomp, Гребенев
карты фона и экспозиции сегмента неба, наблю-
и др., 1995; Вихлинин и др., 1998), алгоритмов
давшегося в течение предыдущего дня. Затем к на-
подгонки согласованного фильтра и функции
учным данным применяется простой метод сколь-
максимального правдоподобия. Они используют
зящего окна для поиска источников на рентгенов-
совершенную модель функции PSF размытия
ском изображении. Наконец, выполняется кросс-
точечного источника (с учетом зависимости от
корреляция итогового ежедневного каталога кан-
угла смещения источника от оси), построенную
дидатов в источники телескопа ART-XC с катало-
по результатам калибровки зеркальных систем
гом рентгеновских источников и общим каталогом
телескопа ART-XC в MSFC (см. раздел
3).
источников, имеющимися в системе. Результаты
Списки источников подвергаются процедурам
этого анализа на масштабе одного часа сообща-
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
378
ПАВЛИНСКИЙ и др.
ются группе по анализу транзиентных событий,
др., 2018), который оснащен коллиматором подоб-
зарегистрированных телескопом ART-XC.
но XSS. Аналогичная средняя глубина в диапа-
4.4.3. Наземная поддержка на оптических
зоне энергий 2-12 кэВ, но при отличном угловом
телескопах. Оптические телескопы, входящие в
разрешении (благодаря использованию зеркаль-
наземный сегмент, решают две важные задачи.
ной рентгеновской оптики), характеризует обзор
Первая — траекторные измерения космического
XMMSL, выполненный во время перенаведений
аппарата СРГ, позволяющие лучше узнать его
обсерватории XMM-Newton (XMM-Newton Slew
положение, что особенно важно непосредственно
Survey, Сакстон и др., 2008). Обзор XMMSL,
до и после коррекций его орбиты. Вторая задача —
однако, покрыл небо очень неравномерно и далеко
наблюдение потенциально интересных астрофизи-
неполностью (84%). Отметим обзор центральных
ческих объектов, обнаруженных в рентгеновских
(<20) областей Галактики, выполненный в диапа-
лучах телескопом ART-XC, с целью определения
зонах 5-10 и 10-20 кэВ телескопом с кодирую-
их природы, измерения их красного смещения и
щей апертурой JEM-X обсерватории INTEGRAL
т.д. Такие наблюдения, в частности, проводятся
с чувствительностью 8 × 10-12 эрг с-1 см-2 и раз-
на двух специально предназначенных для этой
решением лучше минуты дуги (Гребенев, Мере-
цели оптических телескопах, являющихся частью
минский, 2015). Кроме этого, были выполнены
наземного сегмента миссии СРГ: 1.6-м телескопе
обзоры всего неба (также незапланированные) в
Саянской обсерватории (АЗТ-33ИК, Буренин и
жестком рентгеновском диапазоне (выше 15 кэВ)
др., 2016), управляемом Институтом солнечно-
с помощью телескопов с кодирующими масками
земной физики Сибирского отделения Российской
INTEGRAL/IBIS и Swift/BAT, достигшие глубины
академии наук (ИСЗФ СО РАН), и Русско-
10-11 эрг с-1 см-2 при угловом разрешении
Турецком 1.5-м телескопе (РТТ-150), совместно
5-10 мин. дуги (например, Кривонос и др., 2007,
управляемом Казанским федеральным универ-
2012, 2021; Кусумано и др., 2010; Берд и др., 2007,
ситетом, Институтом космических исследований
2016; Мереминский и др., 2016; Ох и др., 2018).
Российской академии наук (ИКИ РАН, Москва)
Обзор всего неба телескопом ART-XC значи-
и Национальной обсерваторией ТУБИТАК (TUG,
тельно улучшит и превзойдет эти обзоры в плане
Турция).
углового разрешения, чувствительности и однород-
ности покрытия и обеспечит богатую астрофизиче-
5. НАУЧНЫЕ ЦЕЛИ И ОЖИДАНИЯ
скую базу данных для исследований галактических
и внегалактических объектов, как кратко описано
Основная цель телескопа ART-XC — обзор
ниже.
всего неба в диапазоне рентгеновских энергий 4-
12 кэВ с рекордно высокой чувствительностью
10-12 эрг с-1 см-2 (10-13 эрг с-1 см-2 вблизи
5.1. Внегалактические объекты
полюсов эклиптики) и угловым разрешением менее
5.1.1. Активные галактические ядра. По-
минуты дуги. Относительно жесткий энергети-
скольку регистрация рентгеновского источника
ческий диапазон телескопа ART-XC особенно
в диапазоне энергий 4-12 кэВ намного меньше
хорошо подходит для изучения популяций аст-
подвержена влиянию фотопоглощения в газе на
рофизических объектов, рентгеновское излучение
луче зрения по сравнению с более мягкими диа-
которых сильно искажено внутренним фотопо-
пазонами, обзор телескопа ART-XC предоставит
глощением, таких как активные ядра галактик
уникальные данные для изучения популяции AGN
(AGN), массивные рентгеновские двойные системы
на z 0.3. Ожидается, что примерно 50% всех
(HMXBs) и катаклизмические переменные (CVs).
AGN, найденных ART-XC, будут объектами с
За последние два десятилетия был проведен
поглощением, включая103 сильно поглощенных
ряд обзоров всего неба (незапланированных, со-
(видимых сквозь слой вещества в самом источнике
путствующих обычным наблюдениям) в диапазо-
с поверхностной плотностью водорода NH
нах энергий, близких к диапазону телескопа ART-
1023 см-2). Многие из этих объектов не будут
XC. Обзор XSS во время перенаведений спутника
обнаружены в более мягких рентгеновских лучах
RXTE (RXTE Slew Survey) достиг чувствитель-
телескопом eROSITA, и поэтому телескоп ART-
ности10-11 эрг с-1 см-2 при угловом разреше-
XC внесет решающий вклад в перепись AGN
нии1 в диапазоне энергий 3-20 кэВ во вне-
телескопами обсерватории СРГ.
галактическом (|b| > 10) небе (Ревнивцев и др.,
В рамках подготовки к миссии СРГ была
2004). Несколько лучшая чувствительность (5 ×
проведена серия симуляций сканирующих наблю-
× 10-12 эрг с-1 см-2) была достигнута в диапазоне
дений телескопом ART-XC, основанных на наших
энергий 4-10 кэВ в обзоре всего неба прибо-
предполетных знаниях характеристик прибора.
ра MAXI/GSC (Хори и др., 2018; Кавамуро и
Было продемонстрировано (Мереминский и др.,
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
ТЕЛЕСКОП ART-XC
379
2018), что чувствительность наблюдений телеско-
рентгеновском диапазоне эти измерения в жестком
пом ART-XC должна существенно зависеть от
диапазоне значительно улучшат определение тем-
интенсивности фона заряженных частиц на орбите
пературы газа внутри скоплений. Более того, те-
космического аппарата СРГ, предполетные оценки
лескоп ART-XC должен обеспечить обнаружение
которой варьировались почти на порядок вели-
на уровне нескольких σ или получение надежных
чины. Соответственно, было предсказано, что в
верхних пределов на поток жесткого рентгенов-
ходе обзора всего неба может быть обнаружено до
ского излучения от приблизительно 1000 скопле-
10 000 AGN. Как будет обсуждено ниже (п. 6.3),
ний и раскрыть возможное присутствие AGN в
действительная интенсивность фона, измеренная
их центральных галактиках. Это приведет к более
в полете, оказалась относительно высокой (хотя
надежным и жестким ограничениям на космоло-
гические параметры, выводимые из данных обзора
и ниже наиболее пессимистичных ожиданий), что
вместе с предварительным подсчетом источников,
всего неба обсерватории СРГ.
обнаруженных во время первых двух сканирований
Глубокие наблюдения избранных скоплений и
неба в декабре 2019 г. — декабре 2020 г. (см.
групп галактик телескопом ART-XC позволят кар-
п. 6.4 ниже), предполагает, что после завершения
тографировать их жесткое рентгеновское излуче-
4-летнего обзора телескопом ART-XC будет
ние в гораздо больших угловых масштабах, чем
обнаружено3000 AGN.
это возможно по данным телескопа NuSTAR, и
Полученная в итоге выборка должна значитель-
выполнить поиск нетеплового излучения в скоп-
но улучшить наше понимание свойств популяции
лениях на этих угловых масштабах. Это может
AGN. На пределе чувствительности10-12 эрг
быть достигнуто благодаря большому полю зрения
с-1 см-2 телескоп ART-XC сможет обнаруживать
(36 в диаметре) телескопа ART-XC по сравнению
сейфертовские галактики (с типичными рентгенов-
с полем телескопа NuSTAR (13 × 13), а также
скими светимостями1044 эрг с-1) вплоть до z ∼
благодаря более однородному фону2.
0.3 — заметно более далекие по сравнению с га-
лактиками с z 0.1, доступными в уже имеющихся
жестких рентгеновских обзорах, выполненных об-
5.2. Галактические объекты
серваториями INTEGRAL (Мализия и др., 2020) и
5.2.1. Рентгеновские двойные и катаклизми-
Swift (Косс и др., 2017). Это позволит проследить
ческие переменные. Ожидается, что после за-
эволюцию AGN (в том числе поглощенных) в тече-
вершения обзора всего неба, телескопом ART-XC
ние последних3 млрд лет.
будут обнаружены все источники с рентгеновской
Самые интересные AGN, найденные телескопом
светимостью LX 1034 эрг с-1 в пределах 10 кпк
ART-XC, будут детально изучены в ходе последую-
от Солнца, т.е. внутри галактического балджа и
щих наблюдений в других диапазонах длин волн и,
примерно половины галактического диска. Это бу-
возможно, целенаправленных наблюдений обсер-
дет скачком вперед по сравнению с предыдущими
ватории СРГ после завершения обзора всего неба.
рентгеновскими обзорами, в которых исследовался
Важно отметить, что eROSITA и ART-XC вместе
тот же объем, но лишь до LX 1035 эрг с-1. Может
обеспечивают широкое спектральное покрытие от
существовать весьма представительная галактиче-
0.2 до 30 кэВ для ярких AGN. Еще одна уникальная
ская популяция маломассивных и массивных рент-
способность миссии СРГ — частый и квазирегу-
геновских двойных систем со светимостью LX
лярный мониторинг (во время обзора всего неба)
1034-1035 эрг с-1. Несмотря на значительный
слабых источников рентгеновского излучения, рас-
прогресс в изучении таких систем в последние
положенных вблизи полюсов эклиптики. Телескоп
десятилетия (см., например, Ревнивцев и др., 2008;
ART-XC сможет исследовать AGN в этих обла-
Лутовинов и др., 2013; Гребенев, Мереминский,
стях (общей площадью несколько сотен квадрат-
2015; Хонг и др., 2016; Кречмар и др., 2019;
ных градусов) вплоть до красных смещений z ∼ 1
Сазонов и др., 2020; Папиттто и др., 2020), их
в диапазоне энергий8-24 кэВ системы покоя
физические и статистические свойства все еще
объекта.
известны намного хуже, чем свойства более ярких
5.1.2. Скопления галактик. Ожидается, что
во время обзора всего неба ART-XC достоверно
2Известно, что телескопы NuSTAR страдают от боковой
обнаружит в диапазоне энергий 4-12 кэВ прибли-
засветки детектора (светом, несфокусированным опти-
зительно 500 наиболее массивных и горячих близ-
кой), что приводит к сильной неоднородности фона. Этот
ких (с небольшим красным смещением) скоплений
эффект был учтен во время проектирования телескопа
ART-XC, что помогло в значительной степени подавить
галактик. Для приблизительно 100 ярчайших скоп-
боковую засветку (п. 2.1). Кроме того, наблюдения теле-
лений можно будет измерить потоки в диапазоне
скопом ART-XC в режиме сканирования (п. 4.2) приводят
энергий 6-12 кэВ с точностью10%. В сочетании
к очень однородной экспозиции неба по сравнению с
с наблюдениями этих скоплений в более мягком
мозаичными обзорами телескопа NuSTAR.
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
380
ПАВЛИНСКИЙ и др.
рентгеновских двойных с LX 1035-1038эрг с-1.
так называемое рентгеновское излучение галакти-
Телескоп ART-XC впервые сделает перепись та-
ческого хребта (GRXE) в основном представляет
ких рентгеновских двойных с низкой светимостью.
собой наложение многочисленных неразрешенных
Используя эту уникальную выборку, мы надеемся
слабых рентгеновских источников, таких как ка-
значительно улучшить наше понимание различных
таклизмические переменные и звезды с активными
режимов аккреции на нейтронные звезды и черные
коронами (Ревнивцев и др., 2006, 2009). Остается
дыры. Дополнительно мы ожидаем найти ряд новых
еще ряд открытых вопросов, касающихся проис-
значительно поглощенных галактических источни-
хождения GRXE. В частности, мы до сих пор плохо
ков, аналогичных тем, которые были обнаружены
понимаем его состав, и как он меняется по Галак-
обсерваторией INTEGRAL (Уолтер и др., 2015).
тике (см., например, Кояма и др., 2018; Перез и
Ожидается также, что обзор всего неба теле-
др., 2019). Другой важный вопрос — действитель-
скопом ART-XC обеспечит большой вклад в изу-
но ли в GRXE вносит значительный вклад истинное
чение катаклизмических переменных (CVs). Такие
диффузное рентгеновское излучение, связанное с
объекты (аккрецирующие белые карлики) могут
горячей фазой межзвездной среды.
быть более многочисленными, чем рентгеновские
Карта телескопа ART-XC значительно улуч-
двойные с нейтронными звездами и черными дыра-
шит карту распределения GRXE, полученную ра-
ми, но статистические исследования этих объектов
нее обсерваторией RXTE (Ревнивцев и др., 2006).
были серьезно ограничены недостаточной чувстви-
Последняя обсерватория имела весьма скромное
тельностью предыдущих рентгеновских обзоров.
угловое разрешение (1), что сильно осложня-
Мы ожидаем, что при помощи телескопа ART-XC
ло разделение GRXE и индивидуальных умеренно
будет найдено до103 CVs, тогда как в существую-
ярких (10-11эрг с-1 см-2) компактных рент-
щих рентгеновских каталогах (например, Сазонов,
геновских источников. Благодаря превосходному
Ревнивцев, 2004; Преториус и др., 2013; де Мар-
угловому разрешению телескопа ART-XC (1 мин.
тино и др., 2020; Лутовинов и др., 2020) присут-
дуги), можно будет удалить из карты индивидуаль-
ствуют несколько десятков таких объектов. Это,
ные источники с потоком выше10-12 эрг с-1
вместе с наличием точных измерений расстояний
см-2 для получения более чистой и четкой карты
до многих из этих объектов миссией Gaia (Браун
распределения GRXE.
и др., 2018), впервые обеспечит точное измерение
функции рентгеновской светимости катаклизмиче-
5.4. Транзиенты
ских переменных (Мереминский и др., 2019).
5.2.2. Остатки сверхновых. Остатки вспышек
Телескоп ART-XC идеально подходит для об-
сверхновых (SNRs) являются источниками тепло-
наружения и мониторинга транзиентных и силь-
но переменных источников разных типов, от ко-
вого рентгеновского излучения газа, разогретого
ротких (секунды — тысячи секунд) рентгеновских
ударной волной, и нетеплового (синхротронного)
всплесков и вспышек, а также гамма-всплесков
излучения, вызванного высокоэнергичными элек-
тронами, движущимися в магнитных полях. Нетеп-
(GRBs), до долгоживущих (часы — годы) галакти-
ческих рентгеновских транзиентов и сильно пере-
ловое рентгеновское излучение дает важную ин-
формацию об особенностях ускорения частиц, силе
менных AGN.
магнитного поля и турбулентности вблизи ударных
Для мониторинга ярких транзиентных источни-
фронтов SNRs. Наблюдения телескопом АРТ-ХС
ков можно использовать тот факт, что однократно
позволят провести высококачественные морфоло-
отраженные фотоны могут падать на детектор со
гические исследования галактических SNRs, что-
смещением вплоть до50 от оси телескопа. Для
бы лучше ограничить компоненты их теплового и
событий такого типа поле зрения телескопа ART-
нетеплового излучения.
XC достигает2 град2. Конечно, истинные изоб-
ражения источников здесь не могут быть получе-
ны, но можно использовать телескоп ART-XC как
5.3. Галактический рентгеновский фон
“концентратор” и измерять рентгеновские потоки
Благодаря регулярному многократно повторен-
без построенния изображений. В режиме обзора
ному сканированию всего неба и стабильному фо-
космический аппарат СРГ вращается с периодом
ну заряженных частиц на гало-орбите точки L2,
в 4 ч вокруг оси Z, которая направлена в сторону
телескоп ART-XC получит уникальную высоко-
Солнца и сдвигается приблизительно на 1 градус
качественную карту неба в диапазоне энергий 4-
в день, следуя за Солнцем. Любой небесный ис-
12 кэВ. Эта карта будет полезна не только для
точник пересекает поле зрения телескопа ART-XC
регистрации отдельных источников разных типов,
диаметром 1.6 примерно 10 раз. Таким образом, в
как обсуждалось выше, но также должна выявить с
режиме концентратора яркие транзиентные источ-
беспрецедентной детализацией крупномасштабное
ники могут наблюдаться по крайней мере 28-32 ч
жесткое рентгеновское излучение Галактики. Это
(см. подробнее Павлинский и др., 2019б).
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
2022
№5
ТЕЛЕСКОП ART-XC
381
Spectr-RG/ART-XC 5 16 keV
INTEGRAL/JEM-X 5 20 keV
ART-XC FoV
36'
Рис. 23. Изображения рентгеновского пульсара Cen X-3, полученные семью модулями телескопа ART-XC в диапазоне
энергий 5-16 кэВ (слева) и телескопом JEM-X обсерватории INTEGRAL (5-20 кэВ, справа) в ходе одновременных
наблюдений. Фазовые кривые пульсирующего сигнала с периодом 4.8 с (зеленые гистограммы на панелях), измеренные
этими телескопами, хорошо согласуются между собой.
Хотя вероятность захватить GRBs в поле зре-
6. ЛЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ART-XC
ния телескопа ART-XC невысока, яркие гамма-
всплески могут проникать сквозь материал защиты
6.1. “Первый свет”
телескопа и вызывать срабатывание детекторов.
Поэтому ожидается, что телескоп ART-XC будет
регистрировать несколько GRBs в год и предо-
Всего через 17 дней после запуска, 30 июля
ставлять точную информацию о времени регистра-
2019 г., телескоп ART-XC был направлен на свою
ции для их локализации посредством триангуляции
первую мишень на небе, известную рентгеновскую
с другими космическими обсерваториями.
двойную систему Cen X-3, состоящую из быст-
ро вращающейся нейтронной звезды и массив-
ной нормальной звезды. Изображения, получен-
5.5. Поиск следов темной материи
ные всеми семью модулями телескопа ART-XC в
Высокая эффективность телескопа ART-XC
диапазоне энергии 5-16 кэВ (рис. 23), подтвердили
для проведения рентгеновских обзоров, в частно-
высокую чувствительность и способность телеско-
сти, его способность равномерно исследовать все
па к построению изображений.
небо, открывает новую возможность для поиска
рентгеновских линий от стерильных нейтрино,
Эти наблюдения использовались также для
потенциально составляющих темную материю.
проверки способности телескопа ART-XC к ана-
Перспективы миссии СРГ в поисках стерильной
лизу временной переменности и точности бортовой
нейтринной темной материи с массой порядка
шкалы времени. Для этих целей были органи-
нескольких кэВ, радиационно распадающейся
зованы одновременные наблюдения источника
в активные нейтрино и фотоны, недавно были
Cen X-3 обсерваторией INTEGRAL (Винклер и
исследованы Бариновым и др. (2021). Было про-
др., 2003). Анализ данных показал превосходную
демонстрировано, что данные телескопа ART-XC,
работу всех модулей телескопа ART-XC, четко
полученные в диапазоне энергий от 5 до 20 кэВ,
зарегистрировавших пульсирующее излучение с
могут обеспечить более жесткие ограничения
периодом4.8 с. Было показано, что измеренный
по сравнению с данными, полученными ранее с
период пульсаций и профиль импульса в диапазоне
помощью обсерватории NuSTAR (Неронов и др.,
2016; Перез и др., 2017; Нг и др., 2019; Рох и др.,
энергий 5-16 кэВ находятся в хорошем согласии
2020). Поэтому телескоп ART-XC обладает боль-
со значениями, измеренными телескопом JEM-X
шим потенциалом для проверки гипотезы темной
на борту обсерватории INTEGRAL в диапазоне
материи, состоящей из стерильных нейтрино.
энергий 5-20 кэВ.
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
382
ПАВЛИНСКИЙ и др.
Mouse nebula
SLX 1744-299
SLX 1744-300
1'
Рис. 24. Изображение, содержащее рентгеновские барстеры SLX 1744-299 и SLX 1744-300 и пульсарную туманность
Мышка. Оно было получено телескопом ART-XC во время обзора галактического балджа (этап наблюдений CalPV) в
диапазоне энергий 4-12 кэВ. Угловое расстояние между барстерами составляет приблизительно 2.7.
6.2. Этап калибровок и проверки
Дополнительно значительная часть программы
работоспособности приборов
наблюдений во время этапа CalPV состояла из
обзоров конкретных областей неба (галактических
Настройка и ввод в эксплуатацию всех семи
и внегалактических). По плану большинство из
рентгеновских камер (детекторов) телескопа ART-
этих обзоров должны были быть намного более
XC завершились 25 августа 2019 г., после чего
глубокими, чем ожидаемый четырехлетний обзор
началась программа калибровочных наблюдений
всего неба телескопом ART-XC, и таким образом
и проверки соответствия характеристик телескопа
должны значительно повысить его научную цен-
ART-XC изначально заданным. Этот этап (фаза
ность.
CalPV) длился примерно полтора месяца, после
6.2.1. Юстировка оптической оси и точность
чего начался аналогичный этап CalPV телескопа
наведения. Было обнаружено, что направления
eROSITA, телескоп ART-XC в это время тоже
осмотра неба отдельными зеркальными система-
ми, как и ожидалось, отличаются друг от друга
оставался включенным.
на величину порядка минуты дуги или меньше.
Во время этапа CalPV для калибровки функ-
Для измерения соответствующих корректирующих
ции PSF, виньетирования, эффективной площа-
матриц, используемых для согласования данных
ди, временных характеристик и т.д. телескопом
разных модулей при их последующей обработке,
ART-XC были проведены наблюдения ряда ярких
была разработана специальная процедура калиб-
рентгеновских источников. Все полетные харак-
ровки. Для начальных расчетов матриц коррекции
теристики телескопа ART-XC, измеренные в этих
направлений осмотра были использованы около 20
наблюдениях, оказались близкими к ожидаемым до
различных целенаправленных наблюдений ярких
запуска (подробности см. ниже). Более того, теле-
рентгеновских источников во время этапа CalPV.
скоп ART-XC выявил транзиентный рентгеновский
Точность текущей версии поправок к направлениям
пульсар GRO J1008-57 в состоянии с наиболее
осмотра составляет около 6′′. Это означает, что,
низкой наблюдавшейся светимостью и впервые
основываясь на данных звездного датчика, мы все-
значимо зарегистрировал в этом состоянии пульса-
гда знаем с 6′′-точностью положение источника в
ции излучения (Лутовинов и др., 2021).
поле зрения в любом из семи детекторов телескопа
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
2022
№5
ТЕЛЕСКОП ART-XC
383
На Земле, 8.1 кэВ
104
В полете, 4 12 кэВ
В полете, 10 20 кэВ
105
106
107
10
100
Расстояние от центра, сек. дуги
Рис. 25. Радиальные профили функции PSF, усредненные по полю зрения телескопа ART-XC в режиме сканирования:
красные сплошная и штриховая линии показывают профили в диапазонах 4-12 и 10-20 кэВ соответственно, полученные
во время наблюдений яркого рентгеновского источника на этапе CalPV, синяя линия — профиль, полученный в
результате наземных калибровок (на 8.1 кэВ, см. выше). Пунктирная линия соответствует угловому разрешению
телескопа ART-XC (табл. 1). Неопределенности показаны тонкими черными отрезками.
ART-XC и можем спроецировать с этой точностью
очень близка к ожидаемой. Чтобы проиллюстри-
изображение источника на детекторе телескопа
ровать это, на рис.
24
показано поле, содер-
ART-XC на небо. Поправки направлений осмотра
жащее рентгеновские барстеры SLX 1744-299 и
будут отслеживаться и в будущем должны улуч-
SLX 1744-300, расположенные на угловом рас-
шиться.
стоянии2.7, и пульсарная туманность (плерион)
Дальнейший анализ данных этапа CalPV по-
Мышка по наблюдениям телескопа ART-XC во
казал, что центры функций виньетирования се-
время “Обзора галактического балджа” в диапа-
ми зеркальных систем не совпадают с центрами
зоне энергий 4-12 кэВ. Эти наблюдения проводи-
соответствующих детекторов. Это подразумевает
лись в режиме сканирования, поэтому PSF на этом
существование некоторого расхождения между оп-
изображении эффективно усреднена по всему по-
тическими осями зеркальных систем и осью самого
лю зрения (FoV) телескопа ART-XC. Аналогичное
телескопа. Чтобы измерить фактическое положе-
усреднение PSF имеет место во время обзора всего
ние оптической оси телескопа на детекторах, ис-
неба этим телескопом.
пользовалась серия целенаправленных наблюде-
На рис. 25 показан радиальный профиль PSF,
ний Крабовидной туманности. Они показали, что
измеренный при наблюдении в режиме сканиро-
положение оптической оси, усредненное по семи
вания яркого рентгеновского источника (GX 3+1)
зеркальным системам, отстоит на 2 мин. дуги от
вблизи галактического центра, в сравнении с ра-
центра детектора. Сейчас наблюдения в режиме
диальным профилем PSF, измеренным во время
наведения обычно планируются таким образом,
калибровки зеркальных систем на Испытательной
чтобы объект наблюдений проецировался именно
установке рассеянного света MSFC (Кривонос и
на это положение, а не на центр детектора.
др., 2017). С этой целью функция PSF, измеренная
6.2.2. Функция размытия точечного источ-
в MSFC, была свернута с помощью “скользящего
ника. Наблюдения ярких рентгеновских источни-
окна” размером с пиксель детектора (45′′), а затем
ков во время этапа CalPV показали, что полет-
усреднена по полю зрения с учетом предполагае-
ная функция размытия точечного источника (PSF)
мой на основе моделирования трассировки лучей
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
384
ПАВЛИНСКИЙ и др.
URD28
100
6 кэВ
25.08.2019
90
22.12.2019
22.02.2020
80
11.04.2020
70
60
59.5 кэВ
50
17.8 кэВ
40
13.9 кэВ
30
20
20.8 кэВ
26.4 кэВ
10
32.1 кэВ36.4 кэВ
00
10
20
30
40
50
60
Энергия, кэВ
Рис. 26. Калибровочный спектр источника241Am +55Fe, измеренный в разные эпохи. Обозначены основные калиб-
ровочные линии. Наблюдаемое уменьшение интенсивности линии 5.9 кэВ связано с коротким временем полураспада
изотопа55Fe.
функции виньетирования. В обоих случаях часть
ность детекторов и калибровать их энергетиче-
потока источника на радиусах больших 5 была
скую шкалу и спектральное разрешение во время
включена в фон, что имитирует реальную ситуацию,
полета, телескоп ART-XC использует свои внут-
соответствующую обнаружению слабых точечных
ренние калибровочные источники (см. подробнее в
источников.
п. 2.6). Калибровка проводится регулярно, каждые
несколько месяцев.
Профиль PSF, измеренный в полете во время
этапа наблюдений CalPV, и профиль, полученный
На рис. 26 показаны энергетические спектры,
на основе наземных калибровок и моделирования
полученные с помощью одного из детекторов в че-
согласуются друг с другом в пределах 10%, как
тырех таких калибровках, проведенных 25 августа
показано на рис. 25. Ширина (FWHM) функции
2019 г., 22 декабря 2019 г., 22 февраля 2020 г. и
PSF телескопа ART-XC для наблюдений в ре-
11 апреля 2020 г. И энергетическое разрешение,
жимах сканирования и обзора по данным назем-
и эффективность детектора хорошо согласуются
ных калибровок и моделирования составляет53′′.
с предполетными измерениями и не изменяются
Фактически измеренная в полете FWHM функции
значительно со временем и накопленной дозой.
PSF оказывается практически такой же.
Наблюдаемое уменьшение интенсивности линии
5.9 кэВ связано с коротким периодом полураспада
6.2.3. Эффективная площадь. Эффективная
радиоактивного55Fe (2.737 года).
площадь телескопа ART-XC и функция винье-
тирования были измерены, используя результаты
Как уже отмечалось, зеркальные системы теле-
наземной калибровки зеркал и детекторного бло-
скопа ART-XC обеспечивают ненулевую эффек-
ка и интенсивное моделирование телескопа мето-
тивную площадь на энергиях до35 кэВ. Чтобы
дом трассировки лучей (см. п. 3 выше). Чтобы
проиллюстрировать это, на рис. 27 представлена
проверить эти измерения, во время этапа CalPV
сумма семи детекторных спектров яркой галак-
была выполнена серия наблюдений Крабовидной
тической HMXB OAO 1657-415, накопленных за
туманности. Было показано, что реальное значе-
более чем 20 кс наблюдений, а также фоновый
ние эффективной площади очень близко к оценке
спектр, полученный при наблюдении пустого поля.
площади, полученной при моделировании и в ходе
Хорошо видно, что телескоп ART-XC регистрирует
наземных калибровок. Анализ данных полетных
излучение источника вплоть до 30 кэВ. Хотя общая
калибровок продолжается.
форма спектра определяется откликом зеркальной
6.2.4. Спектральное разрешение и шкала
системы, широкий пик на6.5 кэВ свидетельству-
энергии. Для того чтобы отслеживать исправ- ет о присутствии линии Kα Fe в спектре источника.
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
2022
№5
ТЕЛЕСКОП ART-XC
385
101
102
103
4
6
10
15
20
30
40
Энергия, кэВ
Рис. 27. Суммарный детекторный спектр, зарегистрированныйтелескопом ART-XC за 20 кс во время наблюдения яркой
галактической HMXB OAO1657-415 (красная гистограмма), и фоновый спектр, полученный при наблюдении пустого
поля (черная гистограмма).
ART-XC
1.5
1.0
10 ms/day
0.5
20
40
60
80
100
120
140
160
Время, кс
Рис. 28. Динамически свернутая кривая блеска пульсара в Крабовидной туманности. Наблюдаемый фазовый дрейф
вызван отклонением частоты бортовых часов от номинального значения.
6.2.5. Способность к временному анали-
ART-XC может использоваться для выполнения
зу. ART-XC имеет высокое временное разрешение
фазово-разрешенной спектроскопии пульсаров с
(см. табл. 1). Мы воспользовались серией наблю-
периодами вплоть до нескольких миллисекунд.
дений пульсара в Крабовидной туманности, чтобы
Одна из уникальных особенностей телескопа
проверить способность телескопа к проведению
ART-XC — это способность его CdTe детекторов
временн ´ого анализа. Используя радиоэфемериды
и бортовой электроники к обработке мощных по-
обсерватории Джодрелл Бэнк (Jodrell Bank), мы
токов фотонов. Например, во время наблюдения в
уверенно зарегистрировали пульсации с периодом
режиме сканирования очень яркого рентгеновского
33 мс рентгеновского потока от источника на
источника Скорпион X-1 в сентябре 2019 г. за-
энергиях вплоть до 30 кэВ. Дальнейший фазовый
регистрированная детекторами ART-XC скорость
анализ выявил, что частота бортовых часов слегка
счета составила500 отсч. с-1 без каких-либо
занижена по сравнению с номинальным значением,
значительных следов переполнения. Однако оцен-
что ведет к отставанию бортовых часов относи-
ка потери скорости счета из-за “мертвого времени”
тельно всемирного времени на приблизительно
детекторов телескопа ART-XC (0.77 мс) в этом
10 мс в день (см. рис. 28). Этот результат также
наблюдении составила около 37%.
был подтвержден на основании измерений с
Скорость счета, передаваемая от каждого де-
наземных контрольных станций. Принимая этот
тектора в телеметрию, обычно составляет 10-
систематический эффект во внимание, телескоп
15 отсч. с-1. Если в поле зрения телескопа нет
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
386
ПАВЛИНСКИЙ и др.
ярких источников рентгеновского излучения, сред-
около 100 источников не были зарегистрированы в
няя скорость счета в диапазоне энергий 4-100 кэВ
более мягком диапазоне 4-7 кэВ). Отметим, что на
составляет 5.5 ± 0.5 отсч. с-1 на детектор.
энергиях выше 6-7 кэВ телескоп ART-XC более
чувствителен (в режиме обзора), чем eROSITA
(Сюняев и др., 2021, 2022). Основываясь на нашем
6.3. Фон детекторов
текущем знании телескопа и фоновых условий в по-
на гало-орбите вокруг точки L2
лете, можно предсказать, что после завершения че-
тырехлетнего обзора всего неба телескоп ART-XC
СРГ — первая рентгеновская обсерватория
зарегистрирует приблизительно 5000 источников в
вблизи точки L2, поэтому данных о фоновых
диапазоне 4-12 кэВ.
условиях в этом месте ранее не существовало.
На рис.
30
показан фрагмент карты всего
Два основных неизвестных фактора могут сильно
неба вдоль галактической плоскости площадью
влиять на работу рентгеновских телескопов, таких
1000 кв. град., полученной телескопом ART-XC
как ART-XC: (i) средний уровень фона, ограни-
в диапазоне энергий 4-12 кэВ во время первого
чивающий чувствительность обзора всего неба, и
скана неба. Он прекрасно демонстрирует уникаль-
(ii) нестабильность фона на коротких временных
ные характеристики (жесткий рентгеновский диа-
масштабах, т.е. наличие вспышек, наблюдаемых
пазон, равномерный охват больших участков неба,
многими рентгеновскими миссиями. Вспышки
хорошее угловое разрешение, высокий динамиче-
могут испортить целенаправленные наблюдения
ский диапазон и однородность) продолжающегося
и усилить шум на определенных участках обзора
всего неба, делая его менее однородным.
обзора неба телескопом ART-XC.
Детекторы телескопа ART-XC работают до
энергий
100
кэВ, тогда как зеркала выше
7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
35 кэВ имеют практически нулевую эффективную
Телескоп ART-XC на борту обсерватории СРГ
площадь. Это дает возможность использовать
на момент написания данной статьи работает в
скорость счета выше40 кэВ как меру потока
космосе более полутора лет, его характеристики
космических лучей. Рисунок 29 показывает усред-
и возможности полностью оправдывают ожида-
ненную по неделям скорость счета детекторов в
ния. Все системы телескопа исправны и работают
диапазоне 40-100 кэВ в период с сентября 2019 г.
номинально. Серия наблюдений, выполненных на
по сентябрь 2020 г. для двух модулей телескопа
раннем (CalPV) этапе миссии, показала, что ха-
Т5 и Т7. Фон чрезвычайно стабилен с вариациями
рактеристики зеркальных систем и детекторов те-
от недели к неделе всего в несколько процентов.
лескопа ART-XC во время полета оказались очень
Есть указание на постепенное увеличение скорости
близкими к ожидаемым по результатам наземных
счета в течение года, но для его детального анализа
калибровок.
необходимы дополнительные данные.
Обзор всего неба, начатый 12 декабря 2019 г.,
Предварительный анализ всех имеющихся дан-
проходит гладко, без перерывов, с ежедневными
ных выявил отсутствие ярких вспышек на коротких
сбросами научных данных в Центр научных данных
временных масштабах. Однако в течение первого
телескопа ART-XC в ИКИ РАН в Москве. Пер-
года работы миссии СРГ серьезных солнечных
вые две карты всего неба, полученные телескопом
событий не было. С наступлением 25 солнечного
ART-XC в диапазоне энергий 4-12 кэВ по данным
цикла в следующие несколько лет ситуация может
первого и второго шестимесячных обзоров всего
кардинально измениться.
неба, так же как суммарная карта, уже построены,
ведется работа над первым каталогом рентгенов-
ских источников, зарегистрированных телескопом
6.4. Обзор всего неба
ART-XC. ART-XC уже обнаружил несколько де-
По завершении этапа CalPV 12 декабря 2019 г.
сятков новых рентгеновских источников (см., на-
обсерватория СРГ начала свой 4-летний рентге-
пример, Семена и др., 2020, 2021; Мереминский
новский обзор всего неба. К 10 июня 2020 г. небо
и др., 2020; Зазнобин и др., 2021), предпринима-
было впервые полностью покрыто наблюдениями
ются усилия по их оптической идентификации с
телескопа ART-XC и покрыто повторно к 15 де-
помощью оптических телескопов, принадлежащих
кабря 2020 г.
к наземному сегменту миссии СРГ.
Наш предварительный анализ карт всего неба,
Обзор всего неба обсерватории СРГ плани-
созданных по данным телескопа ART-XC первого
руется завершить в декабре 2023 г. Есть веские
года обзора, выявил приблизительно 700 источни-
основания считать, что телескоп ART-XC предо-
ков, зарегистрированных в диапазоне энергий 4-
ставит уникально глубокую и четкую карту всего
12 кэВ, и около 400 источников, зарегистрирован-
неба в диапазоне энергий 4-12 кэВ. Однако на
ных в диапазоне энергий 7-12 кэВ (из которых
этом миссия не завершится, поскольку текущий
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
ТЕЛЕСКОП ART-XC
387
T5
3.85
T7
3.80
3.75
3.70
3.65
3.60
58 750 58 800 58 850 58 900 58 950 59 000 59 050 59 100
MJD
Рис. 29. Эволюция усредненного по неделям темпа счета событий в диапазоне 40-100 кэВ, в котором доминируют
заряженные частицы. Показаны темпы счета для двух модулей телескопа.
SRG/ART-XC, 4 12 keV
5 deg
Рис. 30. Карта области Галактической плоскости, полученная в течение первого года обзора всего неба телескопом
СРГ/ART-XC в диапазоне энергий 4-12 кэВ. Показана область размером50 × 25 с центром в точке с галакти-
ческими координатами l = 355 , b = 0, проекция Айтоффа. Поправленная на виньетирование экспозиция варьируется
примерно от 30 до 60 с в разных частях изображения из-за специфики выбранной стратегии обзора.
план миссии СРГ предусматривает, что следующие
ными. Дата первого открытия данных в настоящее
несколько лет ее работы будут посвящены об-
время обсуждается.
ширной программе целенаправленных наблюдений
Телескоп ART-XC им. Михаила Павлинско-
выбранных астрофизических объектов. Во время
го — жесткий рентгеновский прибор на борту об-
этого послеобзорного этапа весь энергетический
серватории СРГ, флагманского астрофизическо-
диапазон телескопа ART-XC (4-30 кэВ) будет
го проекта Российский федеральной космической
полностью использован для спектроскопии рентге-
программы, реализуемой Российским космическим
новских источников. Данные обзора всего неба те-
агентством в интересах Российской академии наук.
лескопа ART-XC со временем станут общедоступ-
Команда телескопа ART-XC благодарит Россий-
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
388
ПАВЛИНСКИЙ и др.
ское космическое агентство, Российскую акаде-
журн. 42 333 (2016) [R.A. Burenin, et al., Astron.
мию наук и государственную корпорацию “Рос-
Lett. 42, 295 (2016)].
атом” за поддержку всего проекта СРГ и телескопа
6.
Винклер и др. (C. Winkler, T.J.-L. Courvoisier,
ART-XC в частности. Мы благодарим НПО им.
G. Di Cocco, N. Gehrels, A. Gimenez, S. Grebenev,
С.А. Лавочкина (НПОЛ) и его партнеров за созда-
W. Hermsen, J.M. Mas-Hesse, et al.), Astron.
ние и эксплуатацию космического аппарата СРГ
Astrophys. 411, L1 (2003).
(платформы “Навигатор”), особенно — Е. Филип-
7.
Вихлинин и др. (A. Vikhlinin, B.R. McNamara,
пову, А. Погодина и П. Меркулова. Мы благода-
W. Forman, C. Jones, H. Quintana, A. Hornstrup),
рим компанию Acrorad Co., Ltd. (Япония), которая
Astrophys. J. 502, 558 (1998).
изготовила кристаллы CdTe, и компанию Integrated
8.
Вогс и др. (W. Voges, B. Aschenbach, Th. Boller,
Detector Electronics AS — IDEAS (Норвегия), ко-
H. Br ¨auninger, U. Briel, W. Burkert, K. Dennerl,
торая изготовила специализированные микросхе-
J. Englhauser, et al.) Astron. Astrophys. 349, 389
мы (ASICs) для детекторов рентгеновского излуче-
(1999).
ния. Благодарим наших коллег, внесших критиче-
9.
Вуд и др. (K.S. Wood, J.F. Meekins, D.J. Yentis,
ски важный вклад в создание телескопа ART-XC,
H.W. Smathers, D.P. McNutt, R.D. Bleach,
но, к нашему великому сожалению, безвременно
E.T. Byram, T.A. Chupp, et al.), Astrophys. J.
ушедших: Валерия Акимова (ИКИ РАН) — науч-
Suppl. Ser. 56, 507 (1984).
ного сотрудника, специалиста по рентгеновским
10.
Гребенев и др. (S.A. Grebenev, W. Forman, C. Jones,
детекторам, Олега Козлова (ИКИ РАН) — разра-
S. Murray), Astrophys. J. 445, 607 (1995).
ботчика механической конструкции рентгеновских
11.
Гребенев С.А., Мереминский И.А., Письма в
детекторов, и Михаила Губарева (MSFC) — раз-
Астрон. журн. 41,
826
(2015)
[S.A. Grebenev,
работчика рентгеновских зеркал.
I.A. Mereminskiy, Astron. Lett. 41, 765 (2015)].
Статья является переводом работы М. Павлин-
12.
Губарев и др. (M. Gubarev, B. Ramsey, S.L. O’Dell,
ского и др., опубликованной в журнале Astronomy
R. Elsner, K. Kilaru, J. McCracken, M. Pavlinsky,
& Astrophysics, v. 650, A42 (2021). Мы благо-
A. Tkachenko, I. Lapshov), SPIE Conf. Ser. 8443,
дарны главному редактору журнала Astronomy
84431U (2012).
& Astrophysics, профессору Тьерри Форвейли
13.
Губарев и др. (M. Gubarev, B. Ramsey,
(Thierry Forveille) за любезное разрешение вос-
J.J. Kolodziejczak, S.L. O’Dell, R. Elsner, V. Zavlin,
произвести ее в публикации на русском языке в
D. Swartz, M. Pavlinsky, A. Tkachenko, I. Lapshov),
специальном выпуске журнала “Письма в Аст-
SPIE Conf. Ser. 9144, 91444U (2014).
рономический журнал”, посвященном астрофи-
14.
Зазнобин И.А., Усков Г.С., Сазонов С.Ю., Буре-
зической обсерватории СРГ. Просим читателей
нин Р.А., Медведев П.С., Хорунжев Г.А., Ляпин
журнала, решивших упомянуть данную статью в
А.Р., Кривонос Р.А. и др. Письма в Астрон. журн.
своих будущих публикациях, ссылаться также на
47, 89 (2021) [I.A. Zaznobin, et al., Astron. Lett. 47,
англоязычную работу.
89 (2021)].
15.
Кавамуро и др. (T. Kawamuro, Y. Ueda, M. Shidatsu,
T. Hori, M. Morii, S. Nakahira, N. Isobe, N. Kawai,
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
et al.), Astrophys. J. Suppl. Ser. 238, 32 (2018).
1. Баринов и др. (V.V. Barinov, R.A. Burenin,
16.
Киши и др. (N. Kishi, Y. Mito, W. Inui, R. Ohno),
D.S. Gorbunov, R.A. Krivonos), Phys. Rev. D
“IEEE Nuclear Science Symposium Conference
103, 063512 (2021).
Record”, 969 (2008).
2. Берд и др. (A.J. Bird, A. Malizia, A. Bazzano,
17.
Косс и др. (M. Koss, B. Trakhtenbrot, C. Ricci,
E.J. Barlow, L. Bassani, A.B. Hill, G. B ´elanger,
I. Lamperti, K. Oh, S. Berney, K. Schawinski,
F. Capitanio, et al.), Astrophys. J. Suppl. Ser. 170,
M. Balokovi ´c, et al.), Astrophys. J. 850, 74 (2017).
175 (2007).
18.
Кояма (K. Koyama), Publ. Astron. Soc. Japan 70, R1
3. Берд и др. (A.J. Bird, A. Bazzano, A. Malizia,
(2018).
M. Fiocchi, V. Sguera, L. Bassani, A.B. Hill,
19.
Кретчмар и др. (P. Kretschmar, F. F ¨urst, L. Sidoli,
P. Ubertini, C. Winkler), Astrophys. J. Suppl. Ser.
E. Bozzo, J. Alfonso-Garz ´on, A. Bodaghee, S. Chaty,
223, 15 (2016).
M. Chernyakova, et al.), New Astron. Rev. 86, 101546
4. Браун и др. (Gaia Collaboration: A.G.A. Brown,
(2019).
A. Vallenari, T. Prusti, J.H.J. de Bruijne, C. Ba-
busiaux, C.A.L. Bailer-Jones, M. Biermann,
20.
Кривонос и др. (R. Krivonos, M. Revnivtsev, A. Lu-
D.W. Evans, et al.), Astron. Astrophys. 616, A1
tovinov, S. Sazonov, E. Churazov, R. Sunyaev),
(2018).
Astron. Astrophys. 475, 775 (2007).
5. Буренин Р.А., Амвросов А.Л., Еселевич М.В., Гри-
21.
Кривонос и др. (R. Krivonos, S. Tsygankov, A. Lu-
горьев В.М., Арефьев В.А., Воробьев В.C., Луто-
tovinov, M. Revnivtsev, E. Churazov, R. Sunyaev),
винов А.А., Ревнивцев М.Г. и др., Письма в Астрон.
Astron. Astrophys. 545, A27 (2012).
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
ТЕЛЕСКОП ART-XC
389
22.
Кривонос и др. (R. Krivonos, A. Tkachenko,
37.
Нг и др. (K.C.Y. Ng, B.M. Roach, K. Perez,
R. Burenin, E. Filippova, I. Lapshov, I. Mereminskiy,
J.F. Beacom, S. Horiuchi, R. Krivonos, D.R. Wik),
S. Molkov, M. Pavlinsky, et al.), Exp. Astron. 44, 147
Phys. Rev. D 99, 083005 (2019).
(2017).
38.
Неронов и др. (A. Neronov, В. Malyshev, D. Eckert),
23.
Кривонос и др. (R.A. Krivonos, A.J. Bird,
Phys. Rev. D 94, 123504 (2016).
E.M. Churazov, J.A. Tomsick, A. Bazzano,
39.
Ох и др. (K. Oh, M. Koss, C.B. Markwardt,
V. Beckmann, G. B ´elanger, A. Bodaghee, et al.),
K. Schawinski, W.H. Baumgartner, S.D. Barthelmy,
New Astron. Rev. 92, 101612 (2021).
S.B. Cenko, N. Gehrels, et al.), Astrophys. J. Suppl.
24.
Кусумано и др. (G. Cusumano, V. La Parola,
Ser. 235, 4 (2018).
A. Segreto, C. Ferrigno, A. Maselli, B. Sbarufatti,
40.
Павлинский и др. (M.N. Pavlinsky, S.A. Grebenev,
P. Romano, G. Chincarini, et al.), Astron. Astrophys.
R.A. Sunyaev), Astrophys. J. 425, 110 (1994).
524, A64 (2010).
41.
Павлинский и др. (M. Pavlinsky, V. Akimov, V. Levin,
25.
Левин и др. (V. Levin, M. Pavlinsky, V. Akimov,
I. Lapshov, A. Tkachenko, N. Semena, V. Arefiev,
M. Kuznetsova, A. Rotin, A. Krivchenko, I. Lapshov,
A. Glushenko, et al.), SPIE Conf. Ser. 8147, 814706
V. Oleinikov), SPIE Conf. Ser. 9144, 914413 (2014).
(2011).
26.
Левин и др. (V. Levin, M. Pavlinsky, V. Akimov,
42.
Павлинский и др. (M. Pavlinsky, V. Akimov, V. Levin,
M. Kuznetsova, A. Rotin, A. Krivchenko, I. Lapshov,
I. Lapshov, A. Tkachenko, N. Semena, M. Buntov,
V. Oleinikov), SPIE Conf. Ser. 9905, 990551 (2016).
A. Glushenko, et al.), SPIE Conf. Ser. 8443, 84431T
27.
Лутовинов и др. (A.A. Lutovinov, M.G. Revnivtsev,
(2012).
S.S. Tsygankov, R.A. Krivonos), MNRAS 431, 327
43.
Павлинский и др. (M. Pavlinsky, V. Akimov, V. Levin,
(2013).
A. Krivchenko, A. Rotin, M. Kuznetsova, I. Lapshov,
A. Tkachenko, et al.), SPIE Conf. Ser. 9905, 99051J
28.
Лутовинов и др. (A.A. Lutovinov, V. Suleimanov,
(2016).
G.J. Manuel Luna, S. Sazonov, D. de Martino,
L. Ducci, V. Doroshenko, M. Falanga), New Astron.
44.
Павлинский и др. (M. Pavlinsky, A. Tkachenko,
Rev. 91, 101547 (2020).
V. Levin, A. Krivchenko, A. Rotin, M. Kuznetsova,
I. Lapshov, R. Krivonos, et al.), Exp. Astron. 45, 315
29.
Лутовинов и др. (A. Lutovinov, S. Tsygankov,
(2018).
S. Molkov, V. Doroshenko, M. Mushtukov, V. Arefiev,
I. Lapshov, A. Tkachenko, M. Pavlinsky), Astrophys.
45.
Павлинский и др. (M. Pavlinsky, A. Tkachenko,
J. 912, 17 (2021).
V. Levin, A. Krivchenko, A. Rotin, M. Kuznetsova,
I. Lapshov, R. Krivonos, et al.), Exp. Astron. 47, 1
30.
Мадсен и др. (K.K. Madsen, F.E. Christensen,
(2019a).
W.W. Craig, K.W. Forster, B.W. Grefenstette,
F.A. Harrison, H. Miyasaka, V. Rana), J. Astron.
46.
Павлинский и др. (M. Pavlinsky, A. Tkachenko,
Telesc. Instrum. Syst. 3, 044003 (2017).
V. Levin, A. Krivchenko, A. Rotin, M. Kuznetsova,
I. Lapshov, R. Krivonos, et al.), Exp. Astron. 48, 233
31.
Мализиа и др. (A. Malizia, S. Sazonov, L. Bassani,
(2019b).
E. Pian, V. Beckmann, M. Molina, I. Mereminskiy,
G. Belanger), New Astron. Rev. 90, 101545 (2020).
47.
Папитто и др. (A. Papitto, M. Falanga, W. Hermsen,
S. Mereghetti, L. Kuiper, J. Poutanen, E. Bozzo,
32.
де Мартино и др. (D. de Martino, F. Bernardini,
F. Ambrosino, et al.), New Astron. Rev. 91, 101544
K. Mukai, M. Falanga, N. Masetti), Adv. Space Res.
(2020).
66, 1209 (2020).
48.
Перез и др. (K. Perez, K.C.Y. Ng, J.F. Beacom,
33.
Мереминский и др. (I.A. Mereminskiy, R.A. Kri-
C. Hersh, S. Horiuchi, R. Krivonos), Phys. Rev. D,
vonos, A.A., Lutovinov, S.Yu. Sazonov, M.G. Rev-
95, 123002 (2017).
nivtsev, R.A. Sunyaev), MNRAS 459, 140 (2016).
49.
Перез и др. (K. Perez, R. Krivonos, D.R. Wik),
34.
Мереминский И.А., Филиппова Е.В., Буренин
Astrophys. J. 884, 153 (2019).
Р.А., Сазонов С.Ю., Павлинский М.Н., Ткаченко
50.
Предель и др. (P. Predehl, R. Andritschke, V. Arefiev,
А.Ю., Лапшов И.Ю., Штыковский А.Е., Криво-
V. Babyshkin, O. Batanov, W. Becker, H. B ¨ohringer,
нос Р.А., Письма в Астрон. журн. 44, 87 (2018)
A. Bogomolov, et al.), Astron. Astrophys. 647, A1
[I.A. Mereminskiy, et al. Astron. Lett. 44, 67 (2018)].
(2021).
35.
Мереминский И.А., Буренин Р.А., Кривонос Р.А.,
51.
Преториус и др. (M.L. Pretorius, C. Knigge,
Лапшов И.Ю., Павлинский М.Н., Сазонов С.Ю.,
Ткаченко А.Ю., Филиппова Е.В., Штыковский
A.D. Schwope), MNRAS 432, 570 (2013).
А.Е., Письма в Астрон. журн.
45,
91
(2019)
52.
Ревнивцев и др. (M. Revnivtsev, S. Sazonov,
[I.A. Mereminskiy, et al., Astron. Lett. 45, 62 (2019)].
K. Jahoda, M. Gilfanov), Astron. Astrophys. 418, 927
(2004).
36.
Мереминский и др. (I. Mereminskiy, P. Medvedev,
A. Semena, M. Pavlinsky, S. Molkov, A. Lutovinov,
53.
Ревнивцев и др. (M. Revnivtsev, S. Sazonov,
R. Burenin, S. Sazonov, et al.), Astron. Tel. 13571,
M. Gilfanov, E. Churazov, R. Sunyaev), Astron.
1 (2020).
Astrophys. 452, 169 (2006).
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022
390
ПАВЛИНСКИЙ и др.
54.
Ревнивцев и др. (M. Revnivtsev, A. Lutovinov,
65.
Сюняев и др. (R. Sunyaev, V. Arefiev, V. Babyshkin,
E. Churazov, S. Sazonov, M. Gilfanov, S. Grebenev,
A. Bogomolov, K. Borisov, M. Buntov, H. Brunner,
R. Sunyaev), Astron. Astrophys. 491, 209 (2008).
R. Burenin, et al.), Astron. Astrophys. 656, A132
55.
Ревнивцев и др. (M. Revnivtsev, S. Sazonov,
(2021) [arXiv:2104.13267].
E. Churazov, W. Forman, A. Vikhlinin, R. Sunyaev),
66.
Сюняев Р.А., Арефьев В.А., Бабышкин В.Н., Бого-
Nature 458, 1142 (2009).
молов А.Н., Борисов К.В., Бунтов М.В., Брюнер Х.,
56.
Рох (B.M. Roach, K.C.Y. Ng, K. Perez, J.F. Beacom,
Буренин Р.А. и др., Письма в Астрон. журн. 48, 301
S. Horiuchi, R. Krivonos, D.R. Wik), Phys. Rev. D
(2022).
101, 103011 (2020).
67.
Танака и др. (T. Tanaka, S. Watanabe, S. Takeda,
57.
Сазонов, Ревнивцев (S.Y. Sazonov, M.G. Rev-
K. Oonuki, T. Mitani, K. Nakazawa, T. Takashima,
nivtsev), Astron. Astrophys. 423, 469 (2004).
T. Takahashi, et al.), Nucl. Instrum. Methods Phys.
58.
Сазонов и др. (S. Sazonov, A. Paizis, A. Bazzano,
Res. A 568, 375 (2006).
I. Chelovekov, I. Khabibullin, K. Postnov, I. Me-
reminskiy, M. Fiocchi, et al.), New Astron. Rev. 88,
68.
Тояма и др. (H. Toyama, A. Nishihira, M. Yamazato,
101536 (2020).
A. Higa, T. Maehama, R. Ohno, M. Toguchi),
Japanese J. Appl. Phys. 43, 6371 (2004).
59.
Сакстон и др. (R.D. Saxton, A.M. Read, P. Esquej,
M.J. Freyberg, B. Altieri, D. Bermejo), Astron.
69.
Уолтер и др. (R. Walter, A.A. Lutovinov, E. Bozzo,
Astrophys. 480, 611 (2008).
S.S. Tsygankov), Astron. Astrophys. Rev. 23,
2
60.
Семена и др. (N. Semena, M. Pavlinsky, M. Buntov,
(2015).
D. Serbinov, E. Gurova, V. Tambov, I. Roiz, M. Garin,
70.
Форман и др. (W. Forman, C. Jones, L. Cominsky,
et al.), SPIE Conf. Ser. 9144, 91444T (2014).
P. Julien, S. Murray, G. Peters, H. Tananbaum,
61.
Семена и др. (A. Semena, I. Mereminskiy, A. Lu-
R. Giacconi, R.), Astrophys. J. Suppl. Ser. 38, 357
tovinov, S. Molkov, M. Pavlinsky), Astron. Tel. 13415,
(1978).
1 (2020).
71.
Харрисон и др. (F.A. Harrison, W.W. Craig,
62.
Семена и др. (A. Semena, V. Doroshenko, V. Arefiev,
F.E. Christensen, C.J. Hailey, W.W. Zhang,
A. Lutovinov, C. Maitra, I. Mereminskiy, S. Molkov,
S.E. Boggs, D. Stern, W.R. Cook, et al.), Astrophys.
A. Rau, et al.), Astron. Tel. 14357, 1 (2021).
J. 770, 103 (2013).
63.
Сюняев Р.А., Арефьев В.А., Бороздин К.Н., Гиль-
72.
Хонг и др. (J. Hong, K. Mori, C.J. Hailey, M. Nynka,
фанов М.Р., Ефремов В.В., Каниовский А.С., Чу-
S. Zhang, E. Gotthelf, F.M. Fornasini, R. Krivonos,
разов Е.М., Кендзиора Е. и др., Письма в Астрон.
et al.), Astrophys. J. 825, 132 (2016).
журн. 17 975 (1991) [R.A. Syunyaev, et al., Sov.
Astron. Lett. 17, 409 (1991)].
73.
Хори и др. (T. Hori, M. Shidatsu, Y. Ueda, T. Ka-
64.
Сюняев и др. (R.A. Sunyaev, M. Markevitch,
wamuro, M. Morii, S. Nakahira, N. Isobe, N. Kawai,
M. Pavlinsky), Astrophys. J. 407, 606 (1993).
et al.), Astrophys. J. Suppl. Ser. 235, 7 (2018).
ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 48
№5
2022