Russische Weltraumteleskope: Die Spektr-Serie

Es geht voran mit Spektr-M. Bei ISS Reschetnjow laufen derzeit Materialtests bei extrem niedrigen Temperaturen (den Betriebstemperaturen des Systems eben). Bislang erfüllen die getesteten Materialien dabei alle Erwartungen der Konstrukteure. (Quelle: Betriebszeitschrift)

Die Struktur des Reflektors soll aus Kohlefaser bestehen. Hierbei wird man voraussichtlich auf Importware setzen, da die nötige Qualität in Russland nicht produziert wird. Der Start wird für 2017 geplant (Aussage: Larissa Lichatschow, stellvertretende Direktorin Lebedew-Institut)

Derzeit angepeilt als Startdatum für Spektr-RG wird der 30.12.2014

Zum Baufortschritt bei Spektr-RG: Derzeit arbeitet man bei Lawotschkin am Kommunikationssystem des Satelliten. Währenddessen laufen Systemtests weiter. Hier ein Modell für Vibrationstests des Satelliten:

Es sieht für mich danach aus, dass vom Teleskop ART-XC ein originalgetreues Modell getestet wird (hintere "Röhre" oben), anstelle des deutschen eRosita aber nur ein Massensimulator (Röhre in Sechseckfassung), da eRosita eigentlich ein dickes Sechseck ist

Hier mal ein Blog zu Spektr-RG und insbesondere zum deutschen Anteil eRosita: http://skyweek.wordpress.com/tag/spektrum-roentgen-gamma/

Im wesentlichen nur eine Beschreibung des Instruments, aber eine Neuigkeit ist auch dabei. Im Gegenzug für den Mitflug auf dem Satelliten steht den Russen die Hälfte der Beobachtungen von eRosita zu. Die Aufteilung der Durchmusterung ist dabei so geplant:

ISS Reschetnjow ist weiter fleißig dabei, Technologien für Spektr-M zu testen. Dabei ging es weiterhin um die Thermalregelung und Hitzeschildmaterialien sowie auch um Tests von elektromechanischen Systemen bei Betriebstemperatur (heißt  -269°C). Die getesteten Systeme erfüllen die Bedürfnisse und können daher Teil von Spektr-M werden.

Immer mehr in den Vordergrund scheint auch die Fähigkeit zu rücken, ähnlich wie Spektr-R Interferometrie gemeinsam mit bodengebundenen Observatorien (z.B. ALMA) durchzuführen. Mit einer Basislänge von rund 1,5 Mio km wäre das dann das größte "Teleskop" aller Zeiten und würde ein absolut unerreichtes räumliches Auflösungsvermögen bieten.

Inzwischen ist Gamma-400 auf November 2018 als erwarteten Starttermin gerutscht, während Spektr-M weiterhin für 2017 geplant ist. Diese Missionen haben also die Plätze getauscht. Angesichts der Tatsache, dass Spektr-M deutlich mehr internationale Beteiligung hat und viel mehr einzigartig ist, ist diese Priorität auch verständlich.

Derweil scheint festzustehen, dass Spektr-RG mit einer Zenit-3SLB/Fregat-SB gestartet wird. Als Sekundärnutzlast bei diesem Start Ende 2014 soll der dritte Satellit der MKA-FKI-Reihe mitfliegen: Konus-M. Das Hauptinstrument ist ein Gammastrahlenteleskop. Damit wird dieser Spektralbereich ja auch schon abgedeckt, in dem auch Gamma-400 arbeiten soll. Auch wenn Gamma-400 natürlich deutlich leistungsfähiger sein wird und einen etwas anderen wissenschaftlichen Fokus haben wird.

Anatoly Zak hat jetzt auch was zu Spektr-UF geschrieben, ist ein ganz guter Überblick, vor allem über die Projektgeschichte: http://russianspaceweb.com/spektr_uf.html

Ich hab mal ne kleine Bildersammlung in unsere Mediengalerie gepackt:

NPO Lawotschkin

Das Unternehmen wurde wurde 1937 als OKB-301 gegründet und feierte in diesem Jahr sein 75 Jähriges bestehen.

In dieser NPO Ausgabe im Umfang von 168 Seiten sind umfangreiche technische Daten und Bilder über vergangene als auch über zukünftige Projekte, darunter auch über Spektr-UF, zu finden. 


http://vestnik.laspace.ru/pdf/4-2012.pdf

Spektr-RG

Zur Zeit laufen mechanische Tests und nach neusten Informationen ist der Start im 4 Quartal 2014 vorgesehen. Die Bahn werde in L2 Punkt liegen, ein Novum in der russischen Raumfahrt. Das Spektr-RG besteht aus zwei wichtigen Instrumenten: 

- russischer Röntgenteleskop ART-XC, entwickelt im russischen nuklearen Zentrum von Sarow

- deutscher Teleskop eROSITA, wird in Februar erwartet

Die Platform des Observatoriums mit der Bezeichnung Navigator wurde von NPO Lawotschkin entwickelt.

http://ria.ru/science/20121227/916503767.html
http://www.iss-reshetnev.ru/images/File/newspaper/2012/320.pdf

RT-70 in Suffa

Das ASC möchte die Konstruktion des Radio/Millimeterteleskops RT-70 in Suffa (Usbekistan) wieder aufnehmen. Es soll nach seiner Fertigstellung als Hauptpartner von Spektr-M für VLBI-Beobachtungen dienen. Das RT-70 soll im Bereich von 1mm-6cm bzw 5-300GHz beobachten. Durch seine Lage in einer Höhe von 2500m in einer trockenen Gebirgsregion ist es ideal gelegen, um im Millimeterbereich beobachten zu können.

Bereits 1995 haben Russland und Usbekistan den Vertrag zum Bau des Observatoriums unterzeichnet, aber bereits nach wenigen Jahren ging das Geld aus und das Projekt wurde erstmal zur Bauruine. Das sah dann so aus (und heute wohl nicht wesentlich anders):


Die Finanzierung für dieses Programm ist allerdings noch nicht gesichert. Spektr-M selbst wird derweil wohl definitiv erst in den 2020ern fliegen. Ein grundsätzliches technisches Problem derzeit ist wirklich die VLBI-Technik. Durch Observatorien wie ALMA/APEX wird Spektr-M als Submillimeter/Millimeterteleskop eigentlich überflüssig - mit 10m wird es kleiner als eine einzelne ALMA-Antenne. Damit schrumpft sein Aufgabenbereich erstmal "nur" darauf, als Ferninfrarot-Teleskop ein Herschel-Nachfolger zu sein.

Mit VLBI im Millimeterbereich jedoch wäre Spektr-M/Millimetron auch in seinem eigentlichen Kernbereich ein herausragendes Gerät - die erreichbare räumliche Auflösung der Beobachtungen soll bei 30-40 Nanobogensekunden liegen (das wäre eine Million Mal besser als das was Hubble im optischen schafft und noch etwa 1000 Mal besser als die Auflösung von Spektr-R/RadioAstron im Radiobereich aktuell). Allerdings stellt VLBI-Technik extreme Ansprüche an die Positionsbestimmung des Satelliten relativ zu den bodengebundenen Partnerantennen. Diese liegen mehrere Größenordnungen über dem was derzeit von Spektr-R erreicht wird. Wie dieses Problem gelöst werden kann scheint derzeit noch unklar zu sein.

Welche Genauigkeit bei der Positionsbestimmung wird denn notwendig, im Zentimeterbereich?

Welche Genauigkeit bei der Positionsbestimmung wird denn notwendig, im Zentimeterbereich?

In dem Bereich liegt man heute schon. RadioAstron arbeitet ja auch im 1,3cm-Band, das ist ja nur das 10fache von dem Bereich, in dem Millimetron arbeiten soll. Je kleiner die Wellenlänge, umso kleiner muss der Fehler in der Positionsmessung bzw Bestimmung der Laufzeitverschiebung sein. Absolut muss die Genauigkeit also ums 10fache steigen. Allerdings liegen von RadioAstron im 1,3cm-Band nur bis etwa 50.000km Basislänge Ergebnisse vor - Millimetron hätte aber eine Basislänge von 1,5 Mio km. Man muss also ca die 10fache absolute Genauigkeit auf die 30fache Entfernung erreichen.

Das Physikalische Institut der Russischen Akademie der Wissenschaften hat bekanntgegeben, ein wichtiges Problem in der Entwicklung von Spektr-M gelöst zu haben. Es geht dabei um das Material aus dem der Hauptspiegel gefertigt werden soll. Dieser muss bei einem Durchmesser von 10m (bzw 78,5m²) und dabei sowohl eine Genauigkeit von 10pm 10µm als auch eine möglichst geringe Masse besitzen. Dies ist mit klassischen Teleskopmaterialien nicht realisierbar und erfordert daher zunächst Materialforschung. Inzwischen ist man davon überzeugt, dass das Problem durch eine Kombination von Astrositall und CFK realisieren lässt.

Astrositall ist eine Glaskeramik mit thermischer Nullausdehnung (vergleichbar dem bekannteren Zerodur) und wurde z.B. beim VLT Survey Telescope der ESO als Spiegelmaterial verwendet. Es wird dabei erwartet, dass ein Panel in einem Monat produziert werden kann (Spektr-M benötigt 27 Elemente) bei einem Quadratmeterpreis von ca 200.000 Dollar.

Dieses Material soll in nächster Zeit weitergehend untersucht und getestet werden, um das exakte Design festzulegen. Das sind für dieses Projekt sehr gute Nachrichten, da damit jetzt wohl ein großes Hindernis aus dem Weg geräumt wurde.

http://russia.ru/news/tech/2013/2/12/8010.html

10 PikoMeter, also 10^-11 m? Wie soll das gehen, wenn der Atomdurchmesser von Eisen 140pm ist?

Öhm wohl eher nicht...
10pm sagt die englische Version der ASC-Webseite...
10mkm (=Mikrometer) sagt die russische Version der ASC-Webseite....

Da hat wohl der Kollege beim Übersetzen geschludert

Hier nochmal zwei PDFs zu Spektr-RG:
Eine Präsentation über das deutsche Teleskop eRosita:
http://www.astro.noa.gr/xcosmo/TALKS/Predehl.pdf

Und ein Paper zur Arbeit des NASA Marshall Space Flight Center an den Spiegelschalen des russischen Teleskops ART-XC:
http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20120016503_2012017563.pdf

Aktuelle Informationen von Viktor Khartow (Direktor NPO Lawotschkin)

Spektr-RG
Aktueller Stand:
-eRosita liegt wohl auf Kurs Fertigstellung im November diesen Jahres. Dann wird es zur Integration zu NPOL gesendet.
-ART-XC wird einen Monat später fertiggestellt und NPOL übergeben
-Satellitenbus ist quasi fertig  - kritisch sind die wissenschaftlichen Nutzlasten. Intensiv getestet wird vor allem das neue X-Band-Kommunikationssystem. Eigentlich sollte dies bereits bei Fobos-Grunt getestet werden, aber aus bekannten Gründen kam es ja leider nicht dazu.
-Zur Risikoreduzierung wurde eine gemeinsame deutsch-russische Gruppe eingerichtet, die regelmäßig die Qualität der Arbeiten überprüfen

Zur Mission: Start 2014, Orbit um L2 in 1,5 Mio km Entfernung, Mission besteht aus 4 Jahren Durchmusterung + 3,5 Jahren Beobachtung einzelner Objekte

Millimetron
Nix weiter neues, er betont nochmal die Herausforderungen der Konstruktion (vor allem die Kühlung der Instrumente stellt er heraus) und sagt, dass ein genaues Startdatum erst dann genannt werden kann, wenn die offenen technischen Fragen beantwortet sind. Eine davon scheint ja zumindest seit wenigen Tagen geklärt zu sein

http://www.militarynews.ru/excl.asp?ex=158

Kurze Meldung zu Spektr-UF:
Der Hauptspiegel wurde bereits im Oktober vom Hersteller zu der Firma geliefert, die die Beschichtung aufbringen soll.
Der unbeschichtete Spiegel:

Beim Einpacken in den Transportcontainer:


^{EDIT: Fotos in Galerie gepackt}

Das ballistische Zentrum des Keldysh-Instituts hat verschiedene Startfenster für Spektr-RG untersucht und dafür die Bahnplanungen veröffentlicht: http://www.kiam1.rssi.ru/index.php?id=prj&cnt=srg

Es handelt sich dabei um Starttermine im Zeitraum zwischen 15. September und 30. Dezember nächsten Jahres.

Außerdem wurde der Auftrag ausgeschrieben, die Fregat-SB für den Start nach Baikonur zu transportieren: http://zakupki.gov.ru/pgz/public/action/orders/info/common_info/show?notificationId=5481316
Die Lieferung soll bis zum 25. November 2013 erfolgen.

Hier mal ein deutschsprachiger Artikel zu Spektr-M/Millimetron: http://www.tageblatt.lu/nachrichten/story/Russland-sucht-Aue-erirdische-18478866

Geht hauptsächlich darum, was für wissenschaftliche Ziele mit dem Projekt verfolgt werden. Das im Text genannte Startdatum 2018 ist allerdings wohl hinfällig... vor 2020 dürfte das realistisch betrachtet nichts mehr werden.

Warum gerade von Außerirdischen die Rede ist und Dyson-Sphären erwähnt werden liegt übrigens daran, dass Nikolai Kardaschow mal eine Klassifizierung für Zivilisationen basierend auf ihrem Energieverbrauch eingeführt hat. Mit einer Dyson-Sphäre stünde eine solche Zivilisation auf Stufe 2 (wir sind noch unter Stufe 1). Siehe dazu auch http://de.wikipedia.org/wiki/Kardaschow-Skala

Aktueller Status von Lawotschkin zu Spektr-RG:
Das Ingenieurmodell (ich glaub das is wohl die passende Übersetzung für  «протолетная» модель) ist fertig gestellt und wird demnächst komplett durchgetestet. Lediglich das Kommunikationssystem wird noch als Einzelsystem intensiv getestet. Einzelne Komponenten für das Flugmodell sind auch da, nur eben die beiden Teleskope noch nicht.

Sowohl IKI als auch MPE sind derzeit dabei, die Flugmodelle von ART-XC und eROSITA zu fertigen. In Kürze soll es noch ein Treffen mit MPE-Technikern geben, um über den Einbau von eROSITA abschließende Gespräche zu führen. Zudem wird es im April ein Treffen der Chefdesigner geben. Der Start wird nach wie vor für 2014 erwartet.

Und dann fliegt das Ding:

Hier gibts ein sehr umfangreiches Dokument zu Spektr-M/Millimetron: ftp://jet.asc.rssi.ru/outgoing/yyk/Millimetron/mm_sci_2010.pdf

Im wesentlichen russische Artikel, aber auf englisch ist drin zu finden

Scientific Instrumentation for Millimetron
18 Nov 2007, W. Wild
SRON Netherlands Institute for Space Research

Aus diesem Paper (Seite 8ff im PDF) hab ich hier mal ein paar Punkte rausgesucht. Das ist zwar jetzt auch schon wieder 6 Jahre alt, aber an den grundsätzlichen Aussagen in diesem Paper sollte sich wenig geändert haben.

Die Instrumentierung wird praktisch zweigeteilt - ein Teil dient für Einzelbetrieb (Single-Dish-Mode SDM), der andere Teil für SVLBI (Space Very Long Baseline Interferometry)

Die Instrumente sollen grundsätzlich bewährte Entwürfe sein und von vorherigen Projekten profitieren (insbesondere Herschel, ALMA, Spektr-R/RadioAstron). Modernere, bessere Elemente sind natürlich möglich, aber der Grundentwurf der meisten Instrumente soll bereits verifiziert sein (Ausnahme ist wohl das italienische Spektropolarimeter).

Kritischer Grenzfaktor für die Instrumente ist die Leistung des Satellitenbusses - Masse, Energieverbrauch und benötigte Kühlleistung hängen davon ab.

Alle Instrumente benötigen Kühlung auf etwa 4K. In diesem Bereich besitzen Cryocooler wenige mW Kühlleistung bei einem Verbrauch von mehreren 100W und einer Masse von bis zu 100kg.

Zur Bewertung der Instrumente wurde das Prinzip des "Technology Readiness Level" TRL der ESA verwendet:
-SVLBI-Empfänger für 18-26GHz (entspricht Spektr-R K-Band, im Paper TRL=6, wenn ich das System richtig verstanden habe heute TRL=7)
-SVLBI-Empfänger ALMA-Bänder 1,3,6,9 (übernommen von ALMA, TRL=6)
-SDM Submm Heterodyn-Empfänger für 577GHz, 1900GHz und 4700GHz (erste beiden basieren auf Herschel HIFI, TRL=6 im Paper, heute TRL=7 ?)
-SDM FIR-Spektrometer: Abbildendes Photometer/Spektrometer für 60-210 μm (basiert auf Herschel-PACS TRL=6 [7?])

Instrumentenmasse: <500kg, verteilt auf Kryomodul und Servicemodul.
Energieverbrauch (inklusive Kühlung): <1400W

Die vorläufigen Parameter der einzelnen SDM-Instrumente sind dieser Tabelle zu entnehmen:

Zu beachten ist, dass sich die Winkelauflösung definitiv verschlechtert (+20%) hat durch die Verkleinerung des Spiegels von 12m auf 10m Durchmesser (betrifft nicht HET-2 bei 4700-4800GHz).
Die beiden HETs sollen sich ein Fast Fourier Transform Spectrometer (FFTS, TRL=6) teilen. Dabei handelt es sich um ein virtuelles Spektrometer, wie es z.B. bei APEX oder ALMA im Einsatz ist. Ein FFTS erreicht z.B. eine Bandbreite von 2,5GHz bei 8000 Kanälen (Stand 2008).

Die Parameter der SVLBI-Instrumente sind in dieser Tabelle aufgeführt:

(VLBI-1 entspricht dem 1,3cm-Band von Spektr-R, wie oben geschrieben sollte das nach meinem Verständnis bei TRL=7 stehen heute)

... Gleichzeitig gibt es Anzeichen dafür, dass Spektr-RG sich nun doch nach 2014 verschieben wird - vielleicht kann für das PLASMA-Team aber auch nichts besseres passieren, um das tatsächlich umsetzen zu können.

2014, vor allem auch wegen den Erfahrungen mit Fobos-Grunt, heisst es heute in dieser http://russland-heute.de/wirtschaft/2013/04/12/die_suche_nach_den_schwarzen_loechern_23043.html Meldung der Stimme Russlands in Deutsch von heute. Interessant, dass man nach den Erfahrungen mit Fobos-Grunt das Teleskop Spektr-RG so umrüstet, dass seine wissenschaftlichen Geräte auch mit nicht-russische Bodenstationen kommunizieren können. Erwarten würd´ ich ja, dass man genau das auch für den raumflugtechnischen Bestandteil des Geräts tut.

Gruß   Pirx

Erwarten würd´ ich ja, dass man genau das auch für den raumflugtechnischen Bestandteil des Geräts tut.

Ich glaub da ist Russland-Heute nicht so ganz präzise. Find das Original gerade nicht mehr, aber via russianspaceweb.com:

In November 2012, a representative of IKI's high-energy astrophisics department Mikhail Pavlinsky told RIA Novosti that the radio-systems onboard Spektr-RG would be re-worked to make them compatible with Western ground stations, which could back up Russian ground control.

Da klingt das nach sämtlichen Kommunikationssystemen. Im Gegensatz zu VIRK von Spektr-R besitzt Spektr-RG ja auch "nur" ein Standard-Kommunikationssystem ohne besonders komplexe Zusatzfunktionen. Da sollte das auch nicht so schwer sein