«Ра̀диоастро́н» () — международный космический проект с ведущим российским участием по проведению фундаментальных астрофизических исследований в радиодиапазоне электромагнитного спектра с помощью космического радиотелескопа (КРТ), смонтированного на российском космическом аппарате (КА) «Спектр-Р», в составе наземных сетей РСДБ. Координатор проекта — Астрокосмический центр ФИАН. Проект позволяет получить самое высокое угловое разрешение за всю историю астрономии — 7 микросекунд дуги при базе .
Первый из четырёх аппаратов серии «Спектр» (второй — «Спектр-РГ», третий — «Спектр-УФ» и четвёртый — «Спектр-М»).
Цель миссии Главная научная цель миссии — исследование астрономических объектов различных типов с беспрецедентным разрешением до миллионных долей угловой секунды. Разрешение, достигнутое с помощью проекта «Радиоастрон», позволит изучать: релятивистские струи, а также непосредственные окрестности сверхмассивных чёрных дыр в активных галактиках, строение и динамику областей звездообразования в нашей Галактике по мазерному и мегамазерному излучению; нейтронные звёзды и чёрные дыры в нашей Галактике — структуру по измерениям флуктуации функции видности, собственные движения и параллаксы; структуру и распределение межзвёздной и межпланетной плазмы по флуктуациям функции видности пульсаров; построение высокоточной астрономической координатной системы; построение высокоточной модели гравитационного поля Земли.
Эксперимент «Плазма-Ф» Помимо аппаратуры для основной миссии, на борту спутника находятся приборы для эксперимента «Плазма-Ф». Прибор весит около и может измерять поток солнечного ветра с временны́м разрешением в (это сравнимо с показателями таких спутников, как «ACE» (Advanced Composition Explorer) и «Wind»). Измерения скорости, температуры и концентрации солнечного ветра имеют временно́е разрешение .
Задачи научного эксперимента «Плазмы-Ф» — мониторинг межпланетной среды в целях составления прогнозов «космической погоды», исследование турбулентности солнечного ветра и магнитного поля в диапазоне — и исследование процессов ускорения космических частиц. Спутник несколько дней находится вне магнитосферы Земли, что позволяет наблюдать межпланетную среду, а потом очень быстро проходит все слои магнитосферы, благодаря чему можно следить за её изменением.
Описание Основу проекта составляет наземно-космический радиоинтерферометр со сверхдлинной базой, состоящий из сети наземных радиотелескопов и космического радиотелескопа (КРТ), установленного на российском космическом аппарате «Спектр-Р». Создатель аппарата «Спектр-Р» — НПО имени Лавочкина, главный конструктор — Владимир Бобышкин.
Суть эксперимента заключается в одновременном наблюдении одного радиоисточника космическим и наземными радиотелескопами. Получаемые на радиотелескопах записи снабжаются метками времени от высокоточных атомных часов, что, вместе с точным знанием положения телескопов, позволяет синхронизировать записи и получить интерференцию сигналов, записанных на разных телескопах. Благодаря этому, работающие независимо телескопы составляют единый интерферометр, угловое разрешение которого определяется расстоянием между телескопами, а не размером антенн (метод РСДБ). обращается по эллиптической орбите с высотой апогея около , сравнимой с расстоянием до Луны, и использует лунную гравитацию для поворота плоскости своей орбиты. Высокое разрешение при наблюдении радиоисточников обеспечивается за счёт большого плеча интерферометра, равного высоте апогея орбиты.
Основные параметры наземно-космического интерферометра проекта «Радиоастрон»: Диапазон (λ, см) 92 18 6,2 1,2—1,7Диапазон (ν, ГГц) 0,327 1,665 4,83 25—18Ширина диапазона (Δν, МГц) 4 32 32 32Ширина интерференционного лепестка (мкс дуги) при базе 540 106 37 7,1—10Чувствительность по потоку (σ, мЯн), на Земле антенна EVLA, накопление 10 1,3 1,4 3,2
Шириной интерференционного лепестка определяется угловое разрешение радиоинтерферометра, то есть, например, на волне «Радиоастрон» сможет различать два источника радиоизлучения, расположенные на угловом расстоянии порядка и более друг от друга, а на волне — ещё более близкие ( и более).
Для работы интерферометра требуется знание положения космического аппарата с высокой точностью. Согласно техническому заданию, требуемые точности составляют: несколько сот метров по расстоянию, скорость — не хуже , ускорение — . Для обеспечения этих требований используются: радиометрические измерения скорости и расстояния с помощью 64-метрового управляющего телескопа в Центре космической связи «Медвежьи озёра», 72-метрового зеркала в Восточном центре дальней космической связи («Уссурийск»); доплеровские методы измерения скорости с помощью станций в Пущино и в США; лазерная дальнометрия; оптические методы определения положения по фоновым звёздам; интерометрические методы.
Космический радиотелескоп Космический радиотелескоп с приёмной параболической антенной диаметром выведен на высокоапогейную орбиту спутника Земли высотой до в составе космического аппарата «Спектр-Р». Он является крупнейшим в мире космическим радиотелескопом, что было отмечено в книге рекордов Гиннесса.
В проекте «Радиоастрон» применение радиотелескопа на высокоэллиптической орбите позволяет получить интерферометр с базой, значительно превышающей диаметр Земли. Интерферометр с такой базой позволяет получить информацию о структуре галактических и внегалактических радиоисточников на угловых масштабах порядка и даже до дуги для самой короткой длины волны проекта () при наблюдениях на максимальной длине базы.
Оборудование Полная масса полезного научного груза — приблизительно . Она включает массу раскрывающейся параболической антенны диаметром () и массу электронного комплекса, содержащего приёмники, малошумящие усилители, синтезаторы частот, блоки управления, преобразователи сигналов, стандарты частоты, высокоинформативную систему передачи научных данных (около ). Масса всего спутника, выведенного на орбиту с помощью ракеты-носителя «Зенит-2SБ» с разгонным блоком «Фрегат-2СБ», — около
Полная мощность питания системы составляет , из которых используется для научных приборов. Во время нахождения в тени аккумуляторный блок аппарата позволяет работать около двух часов без питания от солнечных батарей.
Антенна Антенна космического радиотелескопа состоит из . При выведении на целевую орбиту антенна находилась в сложенном (аналогично зонту) состоянии. После достижения целевой орбиты выполнено механическое раскрытие антенны радиотелескопа. Антенна выполнена из углепластика.
Прототип, 5-метровая антенна, прошла отработку в наземных условиях и подтвердила правильность выбранной конструкции. Затем была изготовлена 10-метровая антенна, испытанная вначале в наземных условиях на полигонеНаучно — технический отчет АКЦ ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ РАДИОАСТРОНОМИЧЕСКИХ ПРОВЕРОК КОСМИЧЕСКОГО РАДИОТЕЛЕСКОПА . для тестирования и калибровки КРТ-10 в Пущинской радиоастрономической обсерватории.
Связь До отказа последнего комплекта приёмника командной радиолинии в январе 2019 года для сеансов двусторонней связи использовались крупнейшие в России антенные комплексы П-2500 (диаметр ) в Восточном центре дальней космической связи и ТНА-1500 (диаметр ) в подмосковном Центре космической связи «Медвежьи озёра». На малых расстояниях до КРТ (до ) использовалась антенна НС-3,7, расположенная в ЦУП-Л в НПО им. С. А. Лавочкина.
Связь с аппаратом «Спектр-Р» была возможна в двух режимах. Первый режим — двусторонняя связь, включающая передачу команд на борт и приём с него телеметрической информации.
Второй режим связи — сброс радиоинтерферометрических данных через узконаправленную антенну высокоинформативного радиокомплекса (ВИРК). Данные требовалось передавать в реальном времени, так как запоминающее устройство большой ёмкости в состав телескопа не входило. В 2015 году для приёма радиоинтерферометрических данных использовалась станция слежения, созданная на базе 22-метрового радиотелескопа РТ-22 в подмосковном Пущино. Поток информации, собираемой телескопом, составлял в секунду. Для обеспечения возможности проведения интерферометрических наблюдений во время, когда космический аппарат не виден для станции слежения в Пущино, Роскосмос профинансировал создание дополнительных станций слежения за пределами России: в США и ЮАР. Начиная с августа 2013 года, введена в эксплуатацию станция в Грин-Бэнке (США, штат Западная Вирджиния).
История Проект был начат в 1979—1980 годы, при одобрении Леонида Ильича Брежнева, он пережил период застоя и экономический спад 1990-х годов.
Во второй половине 2000-х годов проект был значительно переработан примерно в течение .
Запуск Запуск КРТ произведён 18 июля 2011 года в 6:31 по московскому времени с 45-й площадки космодрома Байконур ракетой-носителем «Зенит-2SLБ80» с разгонным блоком «Фрегат-СБ».
18 июля 2011 года в 10:06 по московскому времени КА «Спектр-Р» достиг целевой высокоэллиптической орбиты с параметрами: перигей — ; апогей — ; период обращения — ; начальное наклонение — 51,3°.
Утром 22 июля была выдана команда на раскрытие антенны, примерно через был получен сигнал о том, что двигатель, отвечающий за раскрытие, прекратил движение. Однако сигнала, подтверждающего раскрытие, не поступило. Было принято решение в ночь с 22 на 23 июля развернуть спутник таким образом, чтобы солнце равномерно прогрело конструкцию привода антенны. Утром была выдана повторная команда на раскрытие телескопа, а затем и на фиксацию лепестков. После этого были получены сигналы, подтверждающие успешную фиксацию каждого из антенны.
Под действием лунной гравитации плоскость орбиты непрерывно поворачивается, что позволяет обсерватории сканировать пространство по всем направлениям. За планируемое время работы () притяжение Луны поднимет апогей радиотелескопа до высоты .
При движении по орбите космический аппарат проходит через радиационные пояса Земли, что увеличивает радиационную нагрузку на его приборы. Срок службы космического аппарата — около . Согласно баллистическим расчётам, КРТ будет летать , после чего войдет в плотные слои атмосферы и сгорит.
В марте 2012 года была проведена коррекция орбиты, которая обеспечила гравитационно-стабильный режим на ближайшие .
На момент своего выхода на орбиту космический радиотелескоп, установленный на борту российского космического аппарата «Спектр-Р», — наиболее удалённый от Земли радиотелескоп.
Начало работы После раскрытия зеркала приёмной антенны КРТ потребовалось около трёх месяцев перед началом наблюдений для синхронизации с земными радиотелескопами.
По окончании проверки всех систем аппарата наступил этап научных исследований. На Земле в качестве синхронных радиотелескопов используются два стометровых радиотелескопа в Грин-Бэнк (Западная Виргиния, США) и в Эффельсберге (Германия), а также знаменитая радиообсерватория Аресибо (Пуэрто-Рико). Наземно-космический интерферометр с такой базой обеспечивает информацию о морфологических характеристиках и координатах галактических и внегалактических радиоисточников с шириной интерференционных лепестков до дуги для самой короткой длины волны проекта ().
К 5 августа был включен весь комплекс «Плазма-Ф» и получены первые измерения.
27 сентября «Спектр-Р» впервые провёл тестовые наблюдения космического объекта — остатка сверхновой Кассиопея A. Успешно проведены наблюдения методом сканирования по двум ортогональным направлениям в диапазонах и в двух круговых поляризациях.
29 и 30 октября 2011 года радиотелескопом проведены наблюдения мазера W3(OH) в созвездии Кассиопеи.