หอดาราศาสตร์ฟิสิกส์นานาชาติ

ที่มาของภาพ: NASA
ชื่อ	กราแนทแอสตรอน 2
ประเภทภารกิจ	ดาราศาสตร์
ผู้ปฏิบัติงาน	โครงการอวกาศโซเวียตรอสคอสมอส
รหัส COSPAR	1989-096A
หมายเลข SATCAT	20352
เว็บไซต์	hea.iki.rssi.ru
ระยะเวลาของภารกิจ	8 ปี 11 เดือน 26 วัน
คุณสมบัติของยานอวกาศ
รสบัส	4MV
ผู้ผลิต	NPO Lavochkin [ 1 ]
ปล่อยมวล	ประมาณ 4,400 กิโลกรัม (9,700 ปอนด์)
มวลบรรทุก	ประมาณ 2,300 กิโลกรัม (5,100 ปอนด์)
มิติ	4.0 × 2.5 เมตร (13.1 × 8.2 ฟุต)
พลัง	400 วัตต์
เริ่มภารกิจ
วันที่เปิดตัว	20:20, 1 ธันวาคม 2532 (UTC) [ 2 ] ( 1989-12-01T20:20:00Z )
จรวด	โปรตอน-K / D-1 [ 3 ]
จุดปล่อยจรวด	ไบโคนูร์200/40
สิ้นสุดภารกิจ
การกำจัด	ปลดวงโคจร
ติดต่อครั้งล่าสุด	27 พฤศจิกายน 2541
วันที่เน่าเปื่อย	25 พฤษภาคม พ.ศ. 2542 [ 2 ] ( 25 พฤษภาคม 1999 )
พารามิเตอร์วงโคจร
ระบบอ้างอิง	ศูนย์กลางโลก[ 1 ]
ระบอบการปกครอง	รูปทรงรีมาก
ความแปลกประหลาด	0.92193
ระดับความสูงจุดใกล้โลกที่สุด	1,760 กิโลเมตร (1,090 ไมล์) [ 4 ]
ระดับความสูงสูงสุด	202,480 กิโลเมตร (125,820 ไมล์)
ความโน้มเอียง	51.9 องศา
ระยะเวลา	5,880 นาที
ยุค	1 ธันวาคม พ.ศ. 2532
กล้องโทรทัศน์หลัก
ชื่อ	ซิกม่า
พิมพ์	หน้ากากเข้ารหัส
เส้นผ่านศูนย์กลาง	1.2 เมตร (3.9 ฟุต)
ระยะโฟกัส	2.5 เมตร (8.2 ฟุต)
พื้นที่เก็บรวบรวม	800 ตารางเซนติเมตร( 120 ตารางนิ้ว)
ความยาวคลื่น	รังสีเอ็กซ์ถึงรังสีแกมมา 1–620  พิโคเมตร (2  กิโลอิเล็กตรอนโวลต์ – 1.3  เมกะอิเล็กตรอนโวลต์ )
เครื่องดนตรี
ซิกม่า กล้องโทรทัศน์รังสีเอกซ์/รังสีแกมมา[ 5 ] อาร์ที-พี กล้องโทรทัศน์รังสีเอ็กซ์[ 6 ] อาร์ต-เอส เครื่องสเปกโตรมิเตอร์รังสีเอ็กซ์[ 7 ] เฟบัส เครื่องตรวจจับรังสีแกมมา[ 8 ] ดู มอนิเตอร์ท้องฟ้าทั้งหมด[ 7 ] โบนัส การทดลองGRB [ 7 ] ตูร์เนซอล การทดลองGRB [ 7 ]

หอดูดาวฟิสิกส์ดาราศาสตร์นานาชาติ "กราแนท" (โดยทั่วไปเรียกว่ากราแนท ; ภาษารัสเซีย : Гранат , แปลตรงตัวว่าทับทิม ) เป็นหอดูดาวอวกาศของสหภาพโซเวียต (ต่อมาเป็นของรัสเซีย) ที่พัฒนาขึ้นโดยความร่วมมือกับฝรั่งเศสเดนมาร์กและบัลแกเรียถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 1 ธันวาคม 1989 ด้วยจรวดโปรตอนและโคจรอยู่ในวงโคจรแบบวงรีสูงเป็นเวลาสี่วันโดยสามวันในจำนวนนั้นใช้สำหรับการสังเกตการณ์ หอดูดาวนี้ปฏิบัติการอยู่เกือบเก้าปี

ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2537 หลังจากสังเกตการณ์แบบกำหนดทิศทางมาเกือบห้าปี ก๊าซที่ใช้ในการควบคุมทิศทางหมดลง และหอดูดาวจึงเปลี่ยนไปใช้โหมดสำรวจแบบไม่กำหนดทิศทาง การส่งสัญญาณสิ้นสุดลงในวันที่ 27 พฤศจิกายน พ.ศ. 2541 ^{[ 3 ]}

ยานอวกาศ กราแนท (Granat) ถูกออกแบบมาเพื่อสังเกตการณ์จักรวาลในช่วงพลังงานตั้งแต่รังสีเอ็กซ์ไปจนถึงรังสีแกมมา โดยมีเครื่องมือที่แตกต่างกันถึงเจ็ด ชนิด เครื่องมือหลักคือ SIGMA ซึ่งสามารถสร้างภาพแหล่งกำเนิดรังสีเอ็กซ์แบบแข็งและรังสีแกมมาแบบอ่อนได้ เครื่องมือ PHEBUS มีไว้เพื่อศึกษาการระเบิดของรังสีแกมมาและแหล่งกำเนิดรังสีเอ็กซ์แบบชั่วคราวอื่นๆ การทดลองอื่นๆ เช่น ART-P มีจุดประสงค์เพื่อสร้างภาพแหล่งกำเนิดรังสีเอ็กซ์ในช่วง 35 ถึง 100  keVเครื่องมือ WATCH ถูกออกแบบมาเพื่อตรวจสอบท้องฟ้าอย่างต่อเนื่องและแจ้งเตือนเครื่องมืออื่นๆ เกี่ยวกับแหล่งกำเนิดรังสีเอ็กซ์ใหม่หรือที่น่าสนใจ เครื่องสเปกโทรเมตร ART-S ครอบคลุมช่วงพลังงานรังสีเอ็กซ์ ในขณะที่การทดลอง KONUS-B และ TOURNESOL ครอบคลุมทั้งสเปกตรัมรังสีเอ็กซ์และรังสีแกมมา

กราแนทเป็นยานอวกาศที่ทรงตัวด้วยแกนสามแกน และเป็นยานลำสุดท้ายในกลุ่ม4MV Bus ที่ผลิตโดยสมาคมการผลิตทางวิทยาศาสตร์ลาโวชกินมีลักษณะคล้ายกับ หอดู ดาวแอส ตรอน ซึ่งใช้งานได้ตั้งแต่ปี 1983 ถึง 1989 ด้วยเหตุนี้ ยานอวกาศลำนี้จึงถูกเรียกว่าแอสตรอน 2 ในตอนแรก มีน้ำหนัก 4.4 เมตริกตันและบรรทุกอุปกรณ์วิทยาศาสตร์นานาชาติเกือบ 2.3 เมตริกตัน กราแนทมีความสูง 6.5 เมตร และมีความกว้างของแผงโซลาร์เซลล์ รวม 8.5 เมตร พลังงานที่ส่งไปยังอุปกรณ์วิทยาศาสตร์มีประมาณ  400 วัตต์^{[ 1 ]}

ยานอวกาศถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 1 ธันวาคม พ.ศ. 2532 โดยใช้จรวดProton-Kจากศูนย์อวกาศไบโคนูร์ในสาธารณรัฐสังคมนิยมโซเวียตคาซัคสถานมันถูกวางไว้ใน วงโคจร ที่มีความเยื้องศูนย์สูงเป็นเวลา 98 ชั่วโมง โดยมีจุดสูงสุด / ต่ำสุด ของวงโคจรเริ่มต้น ที่ 202,480 กม./1,760 กม. ตามลำดับ และมีความเอียง 51.9 องศา^{[ 4 ]}ซึ่งหมายความว่าการรบกวนจากดวงอาทิตย์และดวงจันทร์จะเพิ่มความเอียงของวงโคจรอย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่ลดความเยื้องศูนย์ลง จนกระทั่งวงโคจรกลายเป็นเกือบวงกลมเมื่อ Granat เสร็จสิ้นการสังเกตการณ์โดยตรงในเดือนกันยายน พ.ศ. 2537 (ภายในปี พ.ศ. 2534 จุดสูงสุด/ต่ำสุดของวงโคจรเพิ่มขึ้นเป็น 20,000 กม. ภายในเดือนกันยายน พ.ศ. 2537 จุดสูงสุด/ต่ำสุดของวงโคจรอยู่ที่ 59,025 กม./144,550 กม. ที่ความเอียง 86.7 องศา)

สามวันจากวงโคจรสี่วันถูกใช้เพื่อการสังเกตการณ์^{[ 8 ]}หลังจากโคจรอยู่ในวงโคจรนานกว่าเก้าปี ในที่สุดหอดูดาวก็กลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกในวันที่ 25 พฤษภาคม พ.ศ. 2542 ^{[ 2 ]}

กล้องโทรทรรศน์ SIGMA สำหรับรังสีเอกซ์แข็งและรังสีแกมมาพลังงานต่ำเป็นความร่วมมือระหว่างCESR (ตูลูส) และCEA (แซคเลย์) ครอบคลุมช่วงพลังงาน 35–1300 keV ^{[ 5 ]}โดยมีพื้นที่ใช้งาน 800 cm² ^และขอบเขตการมองเห็นที่มีความไวสูงสุดประมาณ 5°×5° ความละเอียดเชิงมุม สูงสุด คือ 15 อาร์คมิน^{[ 9 ]}ความละเอียดของพลังงานคือ 8% ที่ 511 keV ^{[ 8 ]}ความสามารถในการถ่ายภาพได้มาจากการรวมกันของหน้ากากเข้ารหัสและตัวตรวจจับที่ไวต่อตำแหน่งตามหลักการของกล้อง Anger ^{[ 3 ]}

กล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์ ART-P อยู่ภายใต้ความรับผิดชอบของIKIในมอสโกเครื่องมือนี้ครอบคลุมช่วงพลังงาน 4 ถึง 60 keV สำหรับการถ่ายภาพ และ 4 ถึง 100 keV สำหรับสเปกโทรสโกปีและการจับเวลา กล้องโทรทรรศน์ ART-P ประกอบด้วยโมดูลที่เหมือนกันสี่โมดูล แต่ละโมดูลประกอบด้วยตัวนับสัดส่วนแบบหลายสายที่ไวต่อตำแหน่ง (MWPC)พร้อมกับหน้ากากเข้ารหัส URA แต่ละโมดูลมีพื้นที่ใช้งานประมาณ 600 cm² ^{ทำให้}ได้มุมมองภาพ 1.8° x 1.8° ความละเอียดเชิงมุมคือ 5 อาร์คมินความละเอียดเชิงเวลาและพลังงานคือ 3.9  msและ 22% ที่ 6 keV ตามลำดับ^{[ 6 ]}เครื่องมือนี้มีความไว 0.001 ของ แหล่งกำเนิด เนบิวลาปู (= 1 "mCrab") ในการเปิดรับแสงแปดชั่วโมง ความละเอียดเชิงเวลาสูงสุดคือ 4 ms ^{[ 3 ] [ 8 ]}

เครื่องสเปกโตรมิเตอร์รังสีเอกซ์ ART-S ซึ่งสร้างโดย IKI เช่นกัน ครอบคลุมช่วงพลังงาน 3 ถึง 100 keV ขอบเขตการมองเห็นคือ 2° x 2° เครื่องมือนี้ประกอบด้วยตัวตรวจจับสี่ตัวที่ใช้ MWPC แบบสเปกโตรสโคปิกทำให้มีพื้นที่ใช้งาน 2,400 cm² ^ที่ 10 keV และ 800 cm² ^ที่ 100 keV ความละเอียดของเวลาคือ 200 ไมโครวินาที^{[ 3 ]}

การทดลอง PHEBUS ออกแบบโดยCESR (ตูลูส)เพื่อบันทึกเหตุการณ์ชั่วคราวที่มีพลังงานสูงในช่วง 100 keV ถึง 100 MeV ประกอบด้วยเครื่องตรวจจับอิสระสองตัวและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ที่เกี่ยวข้อง เครื่องตรวจจับแต่ละตัวประกอบด้วย ผลึก บิสมัทเจอร์มาเนต (BGO) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 78 มม. หนา 120 มม. ล้อมรอบด้วยปลอกพลาสติกป้องกันการเกิดเหตุการณ์พร้อมกัน เครื่องตรวจจับทั้งสองถูกจัดวางบนยานอวกาศเพื่อสังเกตการณ์ 4 π สเตอเรเดียนโหมดการระเบิดจะถูกกระตุ้นเมื่ออัตราการนับในช่วงพลังงาน 0.1 ถึง 1.5 MeV เกินระดับพื้นหลัง 8 ซิกมาในเวลา 0.25 หรือ 1.0 วินาที มีช่องพลังงาน 116 ช่อง^{[ 3 ]}

ตั้งแต่เดือนมกราคม พ.ศ. 2533 เครื่องมือ WATCH จำนวน 4 เครื่อง ซึ่งออกแบบโดยสถาบันวิจัยอวกาศแห่งเดนมาร์กได้เริ่มใช้งานบนหอดูดาวกรานัต เครื่องมือเหล่านี้สามารถระบุตำแหน่งแหล่งกำเนิดแสงสว่างในช่วง 6 ถึง 180 keV ได้ภายใน 0.5° โดยใช้ Rotation Modulation Collimatorเมื่อรวมกันแล้ว พื้นที่การมองเห็นของเครื่องมือทั้งสามครอบคลุมท้องฟ้าประมาณ 75% ความละเอียดของพลังงานอยู่ที่ 30% FWHMที่ 60 keV ในช่วงเวลาที่สงบ อัตราการนับในแถบพลังงานสองแถบ (6 ถึง 15 และ 15 ถึง 180 keV) จะถูกสะสมเป็นเวลา 4, 8 หรือ 16 วินาที ขึ้นอยู่กับความพร้อมใช้งานของหน่วยความจำคอมพิวเตอร์บนยาน ในระหว่างการระเบิดหรือเหตุการณ์ชั่วคราว อัตราการนับจะถูกสะสมด้วยความละเอียดของเวลา 1 วินาทีต่อช่องพลังงาน 36 ช่อง^{[ 3 ]}

เครื่องมือ KONUS-B ซึ่งออกแบบโดยสถาบันฟิสิกส์และเทคนิค Ioffeในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กประกอบด้วยเครื่องตรวจจับเจ็ดตัวที่กระจายอยู่รอบยานอวกาศ ซึ่งตอบสนองต่อโฟตอนที่มีพลังงาน 10 keV ถึง 8 MeV เครื่องตรวจจับเหล่านี้ประกอบด้วยผลึกสารเรืองแสงNaI (Tl) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 200 มม. หนา 50 มม. อยู่ด้านหลัง หน้าต่างทางเข้า Beพื้นผิวด้านข้างได้รับการป้องกันด้วยชั้นตะกั่วหนา 5 มม. เกณฑ์การตรวจจับการระเบิดอยู่ที่ 500 ถึง 50 ไมโครจูลต่อตารางเมตร (5 × 10⁻⁷ ^ถึง 5 × 10⁻⁸ ^เอิร์ก/ซม. ^² ) ขึ้นอยู่กับสเปกตรัมของการระเบิดและเวลาเพิ่มขึ้นสเปกตรัมถูกบันทึกในเครื่องวิเคราะห์ความสูงของพัลส์ (PHA) สองเครื่องที่มี 31 ช่องสัญญาณ โดยแปดช่องแรกวัดด้วยความละเอียดเวลา 1/16 วินาที และช่องที่เหลือวัดด้วยความละเอียดเวลาที่แปรผันตามอัตราการนับ ช่วงความละเอียดครอบคลุม 0.25 ถึง 8 วินาที

เครื่องมือ KONUS-B ดำเนินการตั้งแต่วันที่ 11 ธันวาคม พ.ศ. 2532 จนถึงวันที่ 20 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2533 ในช่วงเวลาดังกล่าว เวลา "เปิด" ของการทดลองคือ 27 วัน ตรวจพบเปลวสุริยะประมาณ 60 ครั้ง และการระเบิดรังสีแกมมาในอวกาศ 19 ครั้ง^{[ 3 ]}

เครื่องมือ TOURNESOL ของฝรั่งเศสประกอบด้วยตัวนับสัดส่วนสี่ตัวและตัวตรวจจับแสง สอง ตัว ตัวนับสัดส่วนตรวจจับโฟตอนระหว่าง 2 keV ถึง 20 MeV ในขอบเขตการมองเห็น 6° x 6° ตัวตรวจจับแสงที่มองเห็นได้มีขอบเขตการมองเห็น 5° x 5° เครื่องมือนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อค้นหาคู่ทางแสงของแหล่งกำเนิดการระเบิดพลังงานสูง รวมถึงการวิเคราะห์สเปกตรัมของเหตุการณ์พลังงานสูง ด้วย ^{[ 3 ]}

ในช่วงสี่ปีแรกของการสังเกตการณ์แบบเจาะจง กรานาทได้สังเกตแหล่งกำเนิดรังสีเอ็กซ์จำนวนมากทั้งในและนอกกาแล็กซี โดยเน้นที่การถ่ายภาพและการวิเคราะห์สเปกตรัมเชิงลึกของใจกลางกาแล็กซีการสังเกตการณ์แบบบรอดแบนด์ของ วัตถุที่อาจเป็น หลุมดำและโนวาที่ปล่อยรังสีเอ็กซ์หลังจากปี 1994 หอดูดาวได้เปลี่ยนไปใช้โหมดสำรวจและดำเนินการสำรวจท้องฟ้าทั้งหมดอย่างละเอียดในช่วงพลังงาน 40 ถึง 200 keV

ไฮไลท์บางส่วนได้แก่:

• การถ่ายภาพเชิงลึกมาก (ระยะเวลานานกว่า 5 ล้านวินาที) ของบริเวณใจกลางกาแล็กซี^{[ 10 ]}
• การค้นพบ เส้นการทำลายล้าง อิเล็กตรอน - โพซิตรอนจากไมโครควาซาร์ กาแล็กซี 1E1740-294 และโนวาเอ็กซ์เรย์ Muscae ^{[ 7 ]}
• การศึกษาสเปกตรัมและความแปรผันตามเวลาของผู้สมัครหลุมดำ^{[ 7 ]}
• ตลอดระยะเวลาแปดปีของการสังเกตการณ์ กราแนทได้ค้นพบแหล่งกำเนิดรังสีเอ็กซ์ใหม่ประมาณยี่สิบแหล่ง ซึ่งก็คือหลุมดำและดาวนิวตรอน ที่เป็นไปได้ ดังนั้น การกำหนดชื่อจึงเริ่มต้นด้วย "GRS" ซึ่งหมายถึง "แหล่งกำเนิด GRANAT" ^{[ 8 ]}ตัวอย่างเช่นGRS 1915+105 ( ไมโครควาซาร์แรกที่ค้นพบในกาแล็กซีของเรา ) และGRS 1124-683 ^{[ 8 ] [ 9 ]}

หลังจากสหภาพโซเวียต ล่มสลาย โครงการนี้ประสบปัญหาอยู่สองประการ ประการแรกคือปัญหาด้านภูมิรัฐศาสตร์: ศูนย์ควบคุมยานอวกาศหลักตั้งอยู่ที่ ศูนย์ เยฟปาโตเรียใน ภูมิภาค ไครเมียศูนย์ควบคุมนี้มีความสำคัญต่อโครงการอวกาศของโซเวียต เนื่องจากเป็นหนึ่งในสองแห่งในประเทศที่มีเสาอากาศจานRT-70 ขนาด 70 เมตร เมื่อสหภาพโซเวียตล่มสลาย ภูมิภาคไครเมียก็กลายเป็นส่วนหนึ่งของยูเครน ที่เพิ่งได้รับเอกราช และศูนย์ดังกล่าวก็อยู่ภายใต้การควบคุมของรัฐบาลยูเครน ทำให้เกิดอุปสรรคทางการเมืองใหม่ๆ ขึ้น^{[ 1 ]}

อย่างไรก็ตาม ปัญหาหลักและเร่งด่วนที่สุดคือการหาเงินทุนเพื่อสนับสนุนการดำเนินงานอย่างต่อเนื่องของยานอวกาศท่ามกลางภาวะการใช้จ่ายที่จำกัดในรัสเซียหลังยุคโซเวียตหน่วยงานอวกาศของฝรั่งเศสซึ่งได้มีส่วนร่วมอย่างมากในโครงการนี้ (ทั้งด้านวิทยาศาสตร์และการเงิน) จึงรับหน้าที่ให้เงินทุนสนับสนุนการดำเนินงานอย่างต่อเนื่องโดยตรง^{[ 1 ]}

• แอสโทรน (Astron)คือหอดูดาวอวกาศรุ่นก่อนหน้า ซึ่งติดตั้งอยู่บน ยานอวกาศ เวเนรา (Venera )
• สเปกเตอร์-อาร์จี

• สื่อที่เกี่ยวข้องกับGranat (หอดูดาวอวกาศ)ใน Wikimedia Commons
• เว็บไซต์ทางการของหอดูดาว GRANAT: อังกฤษรัสเซีย
• HEASARC ของ NASA – หอดูดาว – Granat
• สารานุกรมอวกาศ: ในวันนี้
• เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ทั่วโลก: กราแนท
• หน้าอวกาศของกันเทอร์: กราแนท (แอสตรอน 2)