A Japán Űrügynökség legutóbbi küldetésének keretében két nagyon érdekes űreszköz indult el útjára. Közülük a fő hasznos teher az X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission, röviden XRISM űrtávcső, amit ebben a cikkben mutatunk be most részletesebben.
Történeti visszatekintés
Az XRISM egy helyettesítő küldetés valójában, ami a Hitomi űrtávcső 2016-os kudarca után valósul meg. Bár 7 éve a Hitomi sikeresen Föld körüli pályára állt, de a beüzemelési fázis során néhány teszt-megfigyelést követően az egyik érzékelő hibás adatokat kapott, emiatt szoftveres probléma lépett fel, melynek következtében a távcső forogni kezdett, majd darabjaira szakadt. A JAXA alig három hónappal később, 2016 júniusában már meg is kezdte az XRSIM tervezését, együttműködve a NASA-val és az ESA-val, valamint a három kontinens fő egyetemeivel.
A röntgencsillagászat az elmúlt 60 évben kezdett elterjedni, és Japán az első ilyen típusú obszervatóriumot, név szerint a Cygnus X-1-et 1979-ben állította pályára. Az akkori tapasztalatokból építkezve gyártották le előbb a Hitomit, majd legutóbb az XRISM-et, mely más űrtávcsövekhez (a Chandra X-ray Observatory-hez, az XMM-Newtonhoz, a NuSTAR-hoz és az IXPE-hez) fog csatlakozni kutatási munka tekintetében. Mindegyikük a röntgenspektrumban figyeli az univerzumot, de ezt különböző módon teszik, amelyek kiegészítik egymást.
Az XRISM tudományos céljai, műszerei
A röntgensugarakat olyan objektumok generálják, mint a felrobbanó csillagok, fekete lyukak, pulzárok és más nagy energiájú jelenségek. Az új japán űrtávcső céljai közé tartozik a galaxishalmazok tanulmányozása, az Univerzum szerkezetének fejlődése, az anyag terjedésének vizsgálata a csillagközi térben, az energia szállítása az Univerzumban, és az anyag viselkedése olyan erős gravitációs és mágneses mezők hatására, amelyeket a Földön nem lehet létrehozni.
Ezen feladatok elvégzéséhez az XRISM-et két műszerrel szerelték fel, mindkettő egy-egy röntgentükör-szerelvényhez csatlakozik:
- A Resolve nevű spektrométert úgy tervezték, hogy rendkívül részletes méréseket végezzen a röntgensugárzást kibocsátó objektumok hőmérsékletéről és összetételéről, emellett pedig részletes Doppler-méréseket is végrehajt majd annak meghatározására, hogyan mozognak az objektumok az Univerzumban. Ehhez a Resolve-ot -273,1 Celsius-fokra kell lehűteni, ami alig haladja meg az abszolút nulla értéket. Ezt egy mélyhűtött és cseppfolyósított héliummal töltött kriogenikus vákuumlombikkal érik el és tartják fenn. A műszer ún. „lágy” röntgensugarakat figyel meg, amelyek hullámhossza hosszabb, mint a „kemény” röntgensugárzásé, amelynek megfigyelését pl. az IXPE is végzi.
-
Az Xtend egy röntgensugaras képalkotó berendezés, és ahogy a Resolve, úgy ez is „lágy” röntgensugárzás megfigyelésére szolgál. Olyan látómezővel rendelkezik, amely képes rögzíteni a teljes Holdat, vagy más nagyobb égi objektumokat is. Ezt a műszert már a a Hitominál is alkalmazták volna, remélhetőleg ezúttal tényleg meg tudja kezdeni a tudományos megfigyeléseket.
X-ray Mirror Assemblies – Röntgentükör-szerelvények
Míg az optikai és infravörös tartományban működő űrtávcsövek tükrei közvetlenül visszaverik a rájuk eső fényt, a röntgentükrök a pásztázási gyakoriság elvén alapulnak, mivel a röntgensugarak azonnal áthatolnak mindenen, ami az útjukba kerül. Az XRISM esetében a fotonok kis szögben ütköznek a tükör felületébe, ami eltéríti és egy detektorra fókuszálja őket. A Röntgentükör-szerelvények (XMA-k) egyforma tükörszerelvényből állnak, és több száz koncentrikus, precízen formázott alumínium héjat tartalmaznak, amelyek négy elkülönített egysége egy teljes kört alkot.
Műszaki adatok
Az XRISM űrszonda 2300 kilogramm tömegű, 8 méter hosszú és 3 méter átmérőjű. A kellő mennyiségű energia termeléséhez két nagyméretű, 4,5 méteres napelemmel látták el. A sikeres pályára állás még csak az egyik fontos lépés volt, de a még kritikusabb rész, az üzembehelyezési szakasz csak most következhet. Először az XRISM helyzetszabályozási képességét tesztelik, majd az üzembe helyezés következő szakaszában tesztelik az űrhajó alrendszereit, egy hét hónapos teljesítményellenőrzési szakaszban pedig értékelik a tudományos műszereket. Amint ez befejeződött, megkezdődhetnek a tudományos megfigyelések. Az elsődleges küldetés a tervek szerint két évig fog tartani, de az adott körülmények függvényében a küldetés meghosszabbításáról is dönthetnek majd a szakemberek.
