Космический телескоп "Коронас-Нуклон" поможет разгадать тайну галактического "излома"

19 августа 2011 года

Российские астрофизики в 2014 году получат новый современный инструмент исследования галактических космических лучей сверхвысоких энергий - орбитальный телескоп "Коронас-Нуклон", который, возможно поможет ученым понять природу загадочного "излома" в их спектре.

"Предварительно запуск нового спутника планируется на 2014 год", - сказал в интервью Рашит Салихов, заместитель гендиректора НИИ электромеханики (ОАО "НИИЭМ"), который разрабатывает аппарат.

По его словам, спутник будет относиться к малым космическим аппаратам (масса составит 750 килограммов), он создается на базе платформы спутника "Канопус".

"Это будет модифицированная платформа, ее специально взяли с другого спутника, чтобы снизить стоимость проекта "Коронас-Нуклон", - отметил собеседник агентства.

Срок службы нового спутника будет составлять пять лет, а масса полезной нагрузки - комплекса научной аппаратуры для регистрации космических лучей - 400 килограммов.

Научный руководитель проекта, заведующий лаборатории галактических космических лучей НИИ ядерной физики МГУ Дмитрий Подорожный сказал , что орбитальная аппаратура "Нуклона" предназначена для изучения всех типов космических частиц высоких энергий - в диапазоне от 100 гигаэлектронвольт до 1000 тераэлектронвольт.

"Это галактические космические лучи, это предельные частицы, которые современная наука позволяет измерять прямыми методами. Косвенные методы, наземные, позволяют давать только оценку энергии", - сказал собеседник агентства.

Максимальная энергия частиц, которую сейчас удается получать в лабораторных условиях - на Большом адронном коллайдере - составляет лишь 3,5 тераэлектронвольт.

ЛУЧИ ГАЛАКТИКИ

Космические лучи, открытые в 1912 году австрийским физиком Виктором Гессом, на самом деле не имеют никакого отношения к излучению. Это потоки частиц разных энергий и разной природы, исходящие от астрофизических объектов.

Большая часть частиц, которые долетают до Земли, рождаются здесь же, в атмосфере - это так называемые "широкие атмосферные ливни", возникающие, когда космические частицы экстремально высоких энергий сталкиваются с атомами в атмосфере. Изучение этих "ливней" показало, что их провоцируют частицы свервысоких энергий, которые не могли появиться в Солнечной системе - галактические космические лучи, исследовать которые напрямую можно только с помощью космических аппаратов.

"Мы предложили новый подход, который позволил создать достаточно скромную по энергетике и по массе аппаратуру, но которая позволяет регистрирововать те частицы, для которых наши зарубежные коллеги использовали комплексы массой несколько тонн", - сказал Подорожный.

По его словам, высокоточные исследования галактических лучей помогут луче понять, как в нашей галактике распределены их источники, в числе которых могут быть остатки вспышек сверхновых.

Ряд других космических экспериментов по изучению космических лучей, например российско-итальянский проект PAMELA или европейский детектор AMS-02, недавно установленный на МКС, направлены на поиск следов антиматерии и темной материи - пока не найденной субстанции, из которой состоит около 23% массы Вселенной. "Коронас-Нуклон" будет отслеживать частицы значительно более высоких энергий, чем эти установки.

Однако Подорожный не исключает, что "Нуклон" тоже может засечь "экзотику".

"Это, что называется, как повезет - мы тоже можем увидеть следы темного вещества, антиматерии и странной материи (состоящей из странных кварков). Я как научный руководитель больше расцениваю это как рабочую лошадку по исследованию галактики", - сказал собеседник агентства.

"Самое главное - делать хорошую аппаратуру, очень хорошую аппаратуру, и быть готовым ко всему. Наши главные цели - это изучение структуры галактики, это современный внутризвездный синтез тяжелых ядер, вопрос строения магнитных полей галактики", - добавил ученый.

КОСМИЧЕСКИЙ ИЗЛОМ

"Нуклон", возможно, поможет ученым понять происхождение "излома" или "колена" в спектре космических лучей, сказал Подорожный.

Этот феномен был открыт около 50 лет назад, в 1958 году учеными НИИЯФ. Георгий Христиансен и Герман Куликов обнаружили, что при энергиях около 3 тысяч тераэлектронвольт спектр частиц испытывал резкий излом - количество частиц на каждом уровне энергии начало снижаться значительно быстрее, чем было до этого.

Измерения в этой зоне энергий крайне затруднены тем, что на земле "поймать" такие частицы крайне трудно. Для поиска близких к "излому" частиц используют детекторы на аэростатах, которые поднимаются на высоты более 30 километров. В частности, такой эксперимент проводили участники американского проекта CREAM (Cosmic Ray Energetics and Mass).

"Я знаю штук 35 теорий, которые пытаются объяснить природу излома. Уже 50 лет эта задачка не поддается решению потому, что нужна массированная аппаратура с долговременной экспозицией в околоземном пространстве. "Нуклон" напрямую не измерит эту зону, но подойдет вплотную к ней. Может быть эта предколенная область, аккуратно измеренная, даст нам ключ к ответу по зарядовому составу, по энергетическому ходу спектра", - сказал ученый.

По его словам, сейчас уже сделан технологический образец научной аппаратуры для "Нуклона", она прошла наземную отработку, начато производство летных образцов.

"Научная аппаратура будет готова в 2013 году. Так у нас в графике и у меня нет оснований думать, что это будет по-другому", - заключил он.