• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Satelliten med röntgenseende

    I ett nytt ljus:Hela himlen sett genom ROSAT-satellitens röntgenögon. Kredit:MPI för utomjordisk fysik

    Under de tidiga timmarna den 23 oktober, 2011, ROSAT uppslukades av Indiska oceanens vågor. Detta var slutet på en framgångssaga som saknar motstycke i tysk rymdforskning. Satelliten, utvecklad och byggd av ett team ledd av Joachim Trümper från det Garchingbaserade Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, inte bara hittat fler än 150, 000 nya kosmiska röntgenkällor, det revolutionerade också astronomi.

    Högen med skräp kom från sydväst, flög över Bengaliska viken och kraschade slutligen i havet i 450 km/h. Det fanns inga vittnen. Förtjänade inte den mest kända tyska forskningssatelliten en mer passande final? Åtminstone den tyska veckotidningen Der Spiegel förbarmade sig och försökte rädda det som kunde räddas. I en artikel med titeln "Directly in its Path" publicerad den 30 januari, 2012, den rapporterade att ROSAT föll till jorden "bara saknade den kinesiska huvudstaden Peking." Satelliten "skulle sannolikt ha rivit djupa kratrar in i staden." Tidningen tror att katastrofen till och med kunde ha skadat tysk-kinesiska relationer. Joachim Trümper ler brett när han konfronteras med detta:"Sannolikheten att en enda person skadas var ungefär en på tio miljarder."

    När du pratar med Trümper om ROSAT, du kan säkert upptäcka en antydan till längtan. "Det var vår baby, " säger professorn emeritus vid Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics. 78-åringen har ägnat mer än hälften av sitt forskningsliv åt röntgensatelliten. Joachim Trümper minns uppskjutningsdatumet den 1 juni, 1990 som det var igår, och var, självklart, närvarande vid Cape Canaveral Space Center i USA. Några dagar innan lyftet, han reste återigen i hissen till toppen av Delta II uppskjutningssystemet. "Jag tog en sista titt på ROSAT genom ett fönster där, säger astronomen.

    Medan Trümper var med några av sina teammedlemmar i USA, de som hade stannat kvar hemma bevittnade lanseringen vid det Oberpfaffenhofen-baserade forskningscentret. Kontrollcentret vid German Aerospace Center (känd under sin tyska förkortning DLR, Deutsches Zentrum für Luftund Raumfahrt) är den bayerska motsvarigheten till Amerikas Houston, och var involverad i bemannade projekt som de två rymdfärjorna D1 och D2 på 1980- och 1990-talen. Experterna förväntades nu "flyga" den två och ett halvt ton ROSAT, värd flera hundra miljoner tyska mark vid den tiden, övervaka dess funktionalitet, och ständigt skicka kommandon och ta emot data via DLR-antennen i Lichtenau, nära Weilheim, Tyskland.

    Fredag, 1 juni, 1990. På kvällen, mer än 500 gäster har samlats på German Space Operations Center i Oberpfaffenhofen. Livesändningen från Cape Canaveral sändes på storbildsskärm. Fem minuter före planerad start, ett civilt plan dök plötsligt upp ovanför campus; nedräkningen fick avbrytas. "Det var standardskämtet som lanseringsteamet spelade, för att öka spänningen, " minns Trümper. Tio minuter senare, allt var på rätt spår igen. I Oberpfaffenhofen, värdinnor serverade champagne, och gästerna räknade ner de sista sekunderna. När raketen lyfte mot en perfekt blå himmel 8, 000 kilometer bort, alla skrek "Gå, gå, gå!" och blåsorkestern Gilching spelade marschmusik.

    Mellan folkloren i Oberbayern och kraschen i Indiska oceanen ligger inte bara 21 år och 5 månader, men också en exceptionellt fruktbar avkastning av vetenskapliga rön. Röntgenastronomi är en mycket ung disciplin, eftersom jordens atmosfär bara tillåter en bråkdel av strålningen från yttre rymden, inklusive synligt ljus och radiostrålning. Dock, för att belysa universum med röntgenögon, vi måste lämna jordens skyddande atmosfär bakom oss. Amerikanska forskare upptäckte alltså solens röntgenstrålning 1948 med hjälp av en beslagtagen V2-raket. I dag, observatorierna är stationerade på satelliter.

    Synligt ljus kan enkelt fokuseras med linser eller speglar, men detta kan inte göras i fallet med röntgenstrålning. På grund av deras höga energinivåer, fotoner har en "penetrerande" effekt liknande den för kulor. Av denna anledning, i början av 1950-talet, fysikern Hans Wolter utvecklade principen för ett speciellt teleskop där paraboliska och hyperboliska spegelsegment fokuserar det infallande röntgenljuset i en låg vinkel. Planen var att placera ut ett Wolter-teleskop på ROSAT.

    Först, dock, ett eller två hinder måste övervinnas. Redan 1972 Joachim Trümper bestämde sig för att börja utveckla det instrument som krävs. Tre år senare, hans grupp deltog i en nationell anbudsinfordran i Tyskland för stora vetenskapliga projekt. Av det stora antalet inlämnade förslag, tre valdes ut. ROSAT var bland dem.

    1980, när det dåvarande tyska förbundsministeriet för forskning och teknik krävde "avsevärt internationellt engagemang, " Trümper letade efter partners. "För att undvika att projektet har fastnat i byråkrati i flera år, vi bad amerikanerna att se efter lanseringen. Och vi bad britterna att bidra till och driva en separat, mindre teleskop för det extrema ultravioletta området." Strategin slog ut, gynnar hela projektet. 1983, efter år av studier, ett antal företag (Dornier, MBB och Carl Zeiss) kom ombord. Ingenjörerna utvecklade röntgenkameror och byggde en 130 meter lång testanläggning känd som Panter. Själva teleskopet hade en öppning på 83 centimeter och vägde ungefär ett ton. Den bestod av fyra kapslade speglar gjorda av den värmebeständiga glaskeramen Zerodur. Var och en av de guldbelagda speglarna hade en unik ytnoggrannhet:jämfört med ett område lika stort som Bodensjön, oregelbundenheter skulle motsvara en våg som mäter ungefär en hundradels millimeter.

    Som ett resultat, teleskopet tog sig in i Guinness rekordbok för den jämnaste ytan. Sedan kom den 28 januari, 1986:Rymdfärjan Challenger exploderade i en eldboll bara 73 sekunder efter starten. Alla sju astronauterna dog, och USA:s bemannade rymdresorsprogram gick i uppehåll i två och ett halvt år. ROSAT var faktiskt tänkt att skickas i omloppsbana 1987 - med en rymdfärja. Detta var inte längre möjligt. "Vi var nu tvungna att helt eftermontera satelliten för uppskjutning med en raket, säger Joachim Trümper.

    Även denna utmaning möttes med framgång. Och, i slutet, Tekniken och designen var inte de enda rekordstora funktionerna. Till och med det första målet med uppdraget - att kartlägga hela röntgenhimlen med ett bildteleskop - överträffade alla förväntningar. En av RO-SATs föregångare var Uhuru-satelliten, lanserades i december 1970. Med sina enkla instrument – ​​kollimerade proportionella räknare – upptäckte den 300 nya himlaobjekt. Ett decennium senare, Einstein observatoriet, med ett Wolter-teleskop ombord, ökade detta antal till 5, 000. Och sedan kom ROSAT på scenen:bara inom de första sex månaderna, scouten hittade mer än 100, 000 nya röntgenkällor.

    ROSAT observerade därefter utvalda källor:objekt i solsystemet, stjärnor och gas i Vintergatan, avlägsna galaxer. Denna andra fas var tänkt att vara ett år – som sedan blev åtta. Max Planck-forskarna kunde alltid räknas med några överraskningar. Deras satellit levererade den första röntgenbilden av månen, och upptäckte utsläppen från kometen Hyakutake. Det senare var från början ett pussel, eftersom kometer ansågs vara "smutsiga snöbollar". Men för att avge röntgenljus, temperaturer på miljontals grader krävs, eller mycket högenergielektroner. Lösningen:kometer genererar inte strålning själva, men är upplysta av sin interaktion med solvinden, en ström av elektriskt laddade partiklar.

    ROSAT levererade den första kompletta översikten av universum, från de små bruna dvärgarna till de röda superjättarna, och observerade kompakta stjärnrester som vita dvärgar, neutronstjärnor, svarta hål och supernovarester. Studier av galaxgrupper och kluster gav ny information om mörk materias roll i evolutionen av kosmos. Till sist, ROSAT bevisade att aktiva galaktiska kärnor och kvasarer på kanterna av rum och tid bidrar med minst 80 procent till bakgrundsstrålningen i röntgenområdet, därmed lösa ett 30-årigt pussel.

    Medan scouten flitigt samlade in data, dess gyros, används för att stabilisera satelliten i rymden, började misslyckas. Forskarna, speciellt Günther Hasinger, som senare skulle bli Max Planck-direktör, och MBB-ingenjörerna, anpassade snabbt navigationssystemet och utrustade ROSAT med en ny, ännu ett urgammalt system:det använde kompasser för att orientera sig med jordens magnetfält. Satelliten fungerade nu perfekt igen. Den 25 april, 1998, dock, huvudstjärnsensorn på röntgenteleskopet gick sönder. ROSAT hade äntligen blivit för gammal. Trots de ökande hindren, observatoriet fortsatte till den 17 december, 1998. Kontakten förlorades den 12 februari, 1999. ROSAT hade gjort mer än att bara uppfylla sitt uppdrag. Totalt 4, 000 forskare från 24 länder använder dess data.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com