ГАММА-400 (Гамма-Астрономическая Многофункциональная Модульная Аппаратура) — астрономический спутник, международный проект орбитальной астрофизической обсерватории для исследования высокоэнергетического гамма-излучения в космосе.
Комплекс научной аппаратуры, установленный на космической обсерватории ГАММА-400, предназначен для получения данных, необходимых для изучения природы «тёмной материи» во Вселенной, изучения природы происхождения высокоэнергичных космических лучей, исследования космических гамма-квантов в диапазоне высоких энергий от 100 МэВ до 3 ТэВ, регистрации заряженных частиц космических лучей, а также поиска и изучения гамма-всплесков.
Основные направления исследований
- Поиск и исследование природы и свойств гипотетических слабовзаимодействующих массивных частиц (вимпов) и других возможных кандидатов на роль «тёмной материи»;
- Изучение свойств переменной активности всевозможных астрофизических объектов (от отдельных звёзд до скоплений галактик) в диапазоне гамма-излучения;
- Исследование свойств (механизмы генерации, ускорения, распространения и взаимодействия) космических лучей и высокоэнергетических заряженных частиц в галактическом и межгалактическом пространствах.
Научные задачи телескопа ГАММА-400
- Измерения и изучения особенностей энергетических спектров галактического и внегалактического диффузного и изотропного гамма-излучения;
- Поиск «гамма-линий» в спектре излучении дискретных гамма-источников, а также в диффузном и изотропном гамма-излучении, возникающих при аннигиляции, распаде и флуктуациях предполагаемых компонентов «тёмной материи»;
- Регистрация потоков высокоэнергичных электронов и позитронов с энергией выше 1 ГэВ, с измерением их энергетических спектров, а также поиск особенностей, которые могли бы быть связаны с процессами аннигиляции и распада частиц «тёмной материи»;
- Поиск новых и исследование (измерение энергетических спектров и светимости) существующих высокоэнергетических галактических и внегалактических дискретных источников гамма-излучения (остаточные эффекты сверхновых, пульсары, астрономические объекты с эффектом аккрецией, микроквазары, активные ядра галактик, блазары, квазары и другие);
- Сравнение дискретных гамма-источников с известными источниками излучения в других диапазонах энергии, в том числе, и с дискретными источниками, зарегистрированными наземными гамма-телескопами;
- Измерения переменности светимости и энергетического спектра дискретных гамма-источников высокой энергии;
- Измерение галактических потоков лёгких ядер и ядер химических элементов периодическая система химических элементов до группы железа;
- Поиск и исследование гамма-всплесков в диапазонах энергий 10 кэВ — 10 МэВ и 100 МэВ — 3 ТэВ;
- Регистрация и изучение высокоэнергичного гамма-излучения, а также потоков заряженных частиц от солнечных вспышек.
Конструкция
Разработка конструкции и узлов проекта «ГАММА-400» и проведение исследований выполняется в рамках Федеральной космической программы Российской федерации 2006—2015 гг., утверждённой постановлением правительства РФ № 635 от 22 октября 2005 года с изменениями, утверждёнными постановлением правительства Российской Федерации № 235 от 31 марта 2011 года.
Комплекс научной аппаратуры космического аппарата «ГАММА-400» предполагается размещать на спутниковой платформе «Навигатор», разрабатываемой НПО им. Лавочкина.
Участники проекта
- Отделение ядерной физики и астрофизики Физического института имени П. Н. Лебедева РАН;
- Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (Москва);
- Физико-технический институт имени А. Ф. Иоффе РАН (Санкт-Петербург);
- ОАО «Научно-исследовательский институт электромеханики» (ОАО «НИИЭМ») (г. Истра, Московская область);
- Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (Москва);
- Институт физики высоких энергий (ГНЦ ИФВЭ) (г. Протвино, Московская область);
- Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН) (Москва);
- Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко (Киев, Украина);
- Львовский центр Института космических исследований НАН и НКА Украины (г. Львов, Украина);
- Институт сцинтилляционных материалов НАН Украины (г. Харьков, Украина);
- Национальный институт ядерной физики (INFN) (г. Фраскати, Италия).
Научный руководитель проекта: профессор Аркадий Гальпер (ФИАН, МИФИ), заместитель научного руководителя: главный конструктор Николай Топчиев (ФИАН).
Комплекс научной аппаратуры
- верхний и боковые детекторы антисовпадений для исключения из регистрации заряженных частиц;
- конвертер-трекер (детектор элементарных частиц), представляющий собой 10 плоскостей двухслойных кремниевых стриповых координатных детекторов с шагом 0,1 мм, прослоенных вольфрамом;
- времяпролётный сцинтилляционный детектор (расстояние между двумя детекторами системы — 500 мм);
- координатно-чувствительный калориметр;
- нейтронный детектор;
- комплекс научного оборудования для регистрации гамма-всплесков — Конус-ФГ;
- два звездных датчика с точностью 5";
- два магнитометра.
Основные характеристики
- диапазон энергий — 100 МэВ до 3 ТэВ;
- аппаратура оптимизирована для энергии 100 ГэВ;
- угловое разрешение (при Eγ > 100 ГэВ) — ~ 0,01°;
- энергетическое разрешение (при Eγ > 100 ГэВ)— ~ 1 %;
- чувствительная площадь — 1,0 м2;
- эффективная площадь (при Eγ > 1 ГэВ) — ~0.4—0.5 м2;
- режекция протонов — ~ 106;
- вес комплекса научной аппаратуры — 4100 кг;
- энергопотребление — 2000 Вт;
- объём передаваемой информации — 100 Гбайт/сутки;
- время активного существования — ~ 7—10 лет.
Сравнение со схожими проектами
Запуск
Космическая гамма-обсерватория Гамма-400 планируется к запуску в 2030 при помощи ракеты-носителя Протон-М и разгонного блока Бриз-М. Космический аппарат будет запущен на высокоэллиптическую орбиту с высотой апогея 300000 км и перигея — 500 км. Период обращения — 7 суток, угол наклонения орбиты — 51,8°. Предположительное время активного существования космического аппарата 7—10 лет.