'SpaceX' je pre neki dan, 9. decembra 2021. u 06:00 UTC, lansirao 'Falcon 9 Block 5' s rampe 39A centra Kennedy na Floridi s rendgenskom opservatorijom IXPE, prvom misijom isključivo posvećenom merenju polarizacije najenergetskih zračenja kozmosa. Prvi stepen B1061, u svojoj petoj misiji, uspešno je sleteo na splav ASDS 'Just Read the Instruction',koji se nalazi na oko 650 km od obale Floride. Ovo je bilo 28. lansiranje 'Falcona 9' u 2021. godini, što je čini raketom koja je izvela najviše misija ove godine (sledi je 'Sajuz', sa 21 misijom). Sa 325 kg, IXPE je najlakši teret ikad lansiran raketom 'Falcon 9'. Prvobitno je planirano da bude lansiran u orbitu 2020. malom raketom 'Pegasus-XL', kao što je urađeno sa NuSTAR rendgenskom observatorijom (360 kg) 2012. Međutim, zbog budžetskih ograničenja, misija je prvo odgođena za proleće 2021, a zatim na kasnije ove godine. U julu 2019. 'SpaceX' je ponudio lansiranje malog satelita za samo \(50,3 miliona, što je brojka koju nijedna druga kompanija ne može da pobije. Inače, korišćenje 'Falcona 9' omogućilo je da se orbita opservatorije podigne na 600 km, iznad prvobitno planiranih 540 km. Početna orbita IXPE je praktički ekvatorijalna, sa samo 0,2º nagiba i dimenzija 590 × 600 km. Drugi stepen 'Falcona 9' je morao da izvede manevar dug skoro jedan minut kako bi se postigla promena orbitne ravni, što je omogućeno malom masom korisnog tereta.
Lansiranje IXPE raketom 'Falcon 9'.
IXPE (Imaging X-Ray Polarimetry Explorer) je mala kosmička opservatorija za rendgenske zrake kojui je izgradio 'Ball Aerospace' za Nasu koristeći satelitsku platformu ('bus') BCP-300. IXPE, koji će proučavati rentgenske zrake s energijama između 2 i 8 kiloelektronvolti (keV), Nasina je misija izvedena u saradnji s Talijanskom kosmičkom agencijom (ASI). Glavni cilj misije je merenje polarizacije izvora kosmičkih rendgenskih zraka u funkciji energije, vremena i položaja. Rendgenski zraci su prozor ka najenergetskijim objektima u kosmosu, pa će se IXPE usredsrediti na proučavanje crnih rupa, pulsara, magnetara, ostataka supernove i aktivnih jezgara galaksija. Proučavanje polarizacije rendgenskih zraka koje emituju ti izvori omogućiće nam da upoznamo strukturu magnetnih polja regiona u kojima se emituje najenergetskije zračenje. U slučaju velikih izvora, kao što su ostaci supernove, polarizacija će biti bitna za razlikovanje različitih astronomskih objekata koji mogu da se pomešaju s nekim drugim koji se nalaze u istom području.
Andromedina galaksija u rendgenskom i ultraljubičastom svetlu.
Nasin teleskop NuSTAR je snimio u rendgenskom spektru supermasivnu crnu rupu u srcu naše galaksije. Pozadinska slika je snimljena u infracrvenom spektru prikazuje lokaciju crne rupe nazvane Sagittarius A*. Desno je zabeležen trenutak gutanja velike količine materije pri temperaturi od 100 miliona stepeni.
Opservatorija IXPE. Na vrhu se vide tri optička teleskopa a dole je veliki senzor.
Delovi IXPE-a.
Struktura i dimenzije IXPE-a.
Delovi 'busa'. Težak je 330 kg.
IXPE, takođe nazvan 'Explorer 94' i SMEX 14, razvijen je u okviru SMEX (Small Explorers) Nasinih jeftinih naučnih misija. Tačnije, misija je koštala jedva oko \)160 miliona. Kako bi se smanjio budžet, odabrana je niska ekvatorijalna orbita — što takođe omogućuje održavanje relativno niske pozadinske buke X-zraka — i ne baš složeni 'bus'. Ova opservatorija od 325 kg ima u konfiguraciji za lansiranje dimenzije 1,1×1,8 metara i nakon postavljanja solarnih panela rasponu krila od 2,6 metara. IXPE uključuje pokretni jarbol sa rendgenskom optikom, pa je konačna dužina orbitalne opservatorije 5,2 metra. Rendgenski zraci se ne moguda se prelamaju sočivima, a tradicionalna geometrija ogledala za vidljivi spektar ne služi za njihovo odbijanje. Zbog ovog razloga, rentgenski teleskopi koriste metalna ogledala. IXPE koristi tri identična optička modula smeštena na prednjem delu jarbola pod nazivom MMA (Mirror Module Assemblies) koji je izgradio Marshallov centar u saradnji sa ASI iz Italije i univerzitetom u Nagoji (Japan). MMA sledi tipični Wolter-I flush optički dizajn, sa ogledalima podeljenim na prednji deo sa paraboloidnim cilinderima i stražnji deo sa hiperboloidnim cilinderima. Svaki MMA ima efektivnu površinu od 200 cm2 i nosi 24 seta ogledala izrađenih od nikl-kobaltne legure. Razmak između ogledala je samo 2 milimetra, a ukupna dužina svakog seta je 60 centimetara. Svaki MMA ima vidno polje od 11 lučnih minuta.
Delovi rendgenske optike i detektori.
IXPE optika i MMA sa ogledalima.
IXPE detektori.
Dizajn MMA-a deli sličnost sa optičkim jedinicama na ruskom teleskopu ART-XC (rus 'Спектр-РГ' – 'Спектр-Рентген-Гамма', СРГ) u [1]misiji 'Spektr-RG', koje je takođe dizajnirao Marshallov centar uz pomoć Italije. Nakon što se jarbol bude rasklopio, žižina daljina će iznositi 4 metra (13 ft). Međutim, za merenje polarizacije i energije rendgenskih fotona, ključ su detektori. IXPE ima tri identična seta detektorskih jedinica, DU ( Detector Units ), po jedan za svaki set MMA ogledala. Senzori, nazvani GPD ( Gas Pixel Detector), koje je izgradio OHB u Italiji, koriste novi sistem u kojem anizotropske energetske fotone apsorbuju molekuli gasa (dimetil-etera), na taj način generišući jonizovani trag koji sadrži informacije o orijentaciji izvorne polarizacije i energije fotona. Vremenska rezolucija detektora je 100 mikrosekundi.
Levo: Elementi GPD detektora. Prototip GDP-a.
Nedostatak rendgenskih teleskopa je taj što uopšteno nemaju posebno visoku rezoluciju – sa izuzetkom velikog 'Chandra' teleskopa – osobina koja, s druge strane, olakšava usmeravanje. U slučaju IXPE, preciznost ciljanja je 25 lučnih sekundi. IXPE treba da dopuni opažanja drugih instrumenata u orbiti, kao što su NICER ili teleskopi NuSTAR (SMEX 11), koji je lansiran 2012. godine, a koji ima vrlo sličan dizajn s sklopivim jarbolom sa montiranim ogledalima (iako NuSTAR ima dva seta ogledala umesto tri).
IXPE pre lansiranja sa otvorenim jarbolom.
IXPE sklopljen u lansirnoj konfiguraciji.
Amblem miisije.
Budući da je orbita IXPE blizu ekvatorijalne, glavna zemaljska stanica je Malindi, u Keniji, kojom upravlja ASI, dok će stanica u Singapuru, ugovorena s Nasom, biti korišćena kao sekundarna. Međutim, IXPE će takođe koristiti Nasin geostacionarni komunikacioni satelitski sistem TDRSS za prenos svojih podataka. Naučni deo misije sprovodi Nasin Marshallov kosmički centar, gde se nalazi i kontrolni centar, mada se ASI-jev računski centar SSDC ( Space Science Data Center ) računa kao rezerva. Opštu kontrolu nad satelitom ima 'Ball Aerospace', koji nadzire MOC ( Mission Operations Center ) koji se nalazi u laboratoriji LASP ( Laboratory for Atmospheric and Space Physics ) na univerzitetu Kolorado. Primarna misija IXPE-a trajaće dve godine.
IXPE neposredno pre uvlačenja u kompozitni vrh rakete.
Vrh rakete sa teleskopom unutra.
Put rakete 'Falcon 9' (B1061.5) ka rampi LC-39A. Težina opservatorije je bila daleko ispod nosivosti rakete.
Detalji rakete.
Lansiranje!
IXPE se priprema da otvori solarne panele.
[1] Rusko-nemačka orbitna astrofozočka opservatorija planirana za izradu celokupne mape vasione u rendgenskom dijapazonu energije od 0,2 do 30 KeV. Sastoji se od dva teleskopa: nemačkog 'eROSITA' i ruskog, kako su ga oni nazvali 'rendgenskog koncetratora', ART-XC. Opservatorija je lansirana jula 2019. i nalazi se u Lagranžovoj tački L2 sistema Sunce-Zemlja sa periodom oko te tačke od 6 meseci.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
