http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/detali-mira/2012/16/14-25.pdfУвидеть черную дыру. Российский телескоп стал самым зорким глазом человечества
Текст: Павел Котляр
Орбита
Отличительной особенностью миссии «Радиоастрон» стала нетипичная для большинства исследовательских аппаратов эллиптическая орбита. Она подобрана так, чтобы, едва не «дотягиваясь» до орбиты Луны, постоянно эволюционировать под воздействием естественного спутника Земли. Это условие было изначальным требованием разработчиков, так как эволюция орбиты позволяет телескопу охватить широчайший диапазон координат источников. Расчет и прогнозирование такой очень нелинейной, как говорят ученые, системы представляет особо сложную прикладную математическую задачу. Об особенностях математической реконструкции и прогнозирования орбиты «Спектра-Р» «Деталям мира» рассказал младший научный сотрудник ИПМ имени Келдыша Михаил Захваткин. На положение, скорость и ускорение аппарата, находящегося на такой орбите, влияют сразу несколько факторов, которые необходимо отслеживать ежедневно. «Как на любой спутник, на него влияют, помимо центрального поля Земли, в первую очередь Луна и Солнце, сферические гармоники Земли (неравномерное распределение массы планеты. — ДМ), твердые приливы на Земле, океанические приливы», — пояснил математик. Кроме того, отдельное несимметричное воздействие на аппарат оказывает «зонтик» его антенны. В отличие от большинства компактных спутников, она создает дополнительную «парусность», увеличивает соотношение площади к массе и позволяет излучению Солнца закручивать аппарат и придавать ему лишний импульс. При этом аппарат не сохраняет свою ориентацию, так что положение антенны необходимо все время отслеживать и вносить корректировки. Чтобы компенсировать моменты, создаваемые солнечным ветром, на радиотелескопе постоянно раскручиваются специальные маховики, которые примерно раз в сутки необходимо разгружать: останавливать и компенсировать излишки вращательного момента короткими включениями реактивных двигателей, на что в сутки тратится примерно десять грамм топлива. Каждое такое включение не только останавливает вращение аппарата, но и увеличивает его скорость на пять-десять миллиметров в секунду, что также необходимо учитывать. За столь сложно меняющейся орбитой аппарата специалисты на Земле следят сразу несколькими способами. Первый — радиолокация станциями в Медвежьих озерах и Уссурийске. Наземные станции подают на аппарат сигнал, принимают ответный, и по его задержке определяется расстояние до него. Второй метод, помогающий уточнять элементы орбиты «Спектра-Р», — наземные астрометрические наблюдения. Они проводятся как астрономамилюбителями, так и при помощи Научной сети оптических инструментов для астрометрических и фотометрических наблюдений (НСОИ АФН), телескопы которой расположены в разных странах мира. В рамках этой сети наблюдения радиотелескопа проводились в Китабе, Благовещенске, Научном, Ужгороде, Краснодаре, Мондах, Евпатории, Нью-Мексико, Кисловодске и Мильково. В зависимости от положения на орбите блеск «Спектра-Р» меняется в пределах 11-
17 звездных величин (гораздо ниже порога чувствительности глаза). Оптические измерения помогают специалистам определить плоскость вращения аппарата, которая эволюционирует очень быстро: угол между плоскостями соседних витков может достигать нескольких градусов. «Эти измерения очень гармонично дополнили радиоизмерения. Они и сейчас нам продолжают сильно помогать», — считает Захваткин.
Радиосигналы, передаваемые остронаправленной антенной телескопа, могут также задавать частоту от водородных часов на борту телескопа. Изучая частоту полученного на станции в Пущино сигнала, ученые по эффекту Доплера могут определить мгновенную скорость аппарата по отношению к
станции. И, наконец, очень точным источником орбитальной информации стали эпизодические эксперименты по лазерной локации радиотелескопа. Для
этого на борту аппарата установлены специальные уголковые отражатели, аналогичные тем, что оставлены на Луне советскими и американскими миссиями. Впервые провести лазерную локацию телескопа удалось французской обсерватории Observatoire de la Côte d’Azur, позже — российскому военному лазерному локатору контроля космического пространства в Карачаево-Черкесии. Так как солнечные лучи ни в коем случае не должны попадать в саму десятиметровую антенну телескопа (чтобы не повредить чувствительную радиоаппаратуру), корабль ориентируют так, что отражатели далеко не всегда смотрят на Землю. Кроме того, проводить лазерную локацию с Земли часто мешают погодные условия. Все перечисленные средства контроля сегодня позволяют определять местонахождения радиотелескопа с точностью примерно 500 метров. Эта немалая, на первый взгляд, погрешность, во-первых, лежит в пределах технического задания, во-вторых, не мешает проведению интерферометрических наблюдений, так как для них более важна точность определения скорости аппарата в момент измерений.
