Kvant-1

KVANT (TsM-E, 37KE, índice: 11F37) es el segundo módulo de la estación espacial orbital soviética Mir . El primer módulo se acopló a la unidad base de la estación. A bordo del módulo se encontraban instrumentos para observaciones astrofísicas (observatorio de rayos X), así como para investigación en el campo de la ciencia de los materiales y la biología.

Características

• Peso: 11.050 kg.
• Longitud: 5,8 m.
• Diámetro máximo: 4,15 m.
• Volumen (bajo presión atmosférica): 40 m³.

Historia

El módulo Kvant fue la primera versión experimental de los módulos de tipo 37K con un vehículo de reingreso TKS. ( barco de transporte de suministros ), originalmente se planeó acoplarlo a la estación orbital Salyut-7 . El desarrollo del dispositivo se inició el 19 de septiembre de 1979 . El sistema de control del módulo fue desarrollado por Kharkiv NPO Elektroribor .

Inicialmente, se planeó crear ocho dispositivos de 37K.

• Un 37KE experimental (que usa un bloque de carga funcional (FGB) de un barco de suministro de transporte , desarrollado en NPO Mashinostroeniya, como motor) para atracar en la estación Salyut-7.
• Cuatro módulos 37KS para estación Mir. Se planificó que estos módulos se entregaran a la estación y se acoplaran utilizando un FGB nuevo y más liviano.
• Se planeó entregar tres módulos de 37 KB en la bodega de carga del vehículo orbital reutilizable Buran . Estos módulos podrían permanecer acoplados al Buran, o podrían acoplarse a la estación Mir o Mir-2 mediante el manipulador Buran.

El aparato 37KE se denominó "Kvant" y estaba equipado con instrumentos para la investigación astrofísica. El vehículo utilizó un sistema de control de la estación Salyut-5B y un sistema de orientación girodino desarrollado para la estación orbital Almaz . La finalización del módulo no tuvo tiempo de completarse al final de la existencia de la estación orbital Salyut-7, por lo que se decidió acoplarlo a la estación Mir. Sin embargo, en ese momento se planeó que la órbita de la estación Mir tendría una inclinación de 65 °, y el vehículo de lanzamiento Proton , planeado para lanzar Kvant, no pudo llevar un aparato pesado a tal órbita. En enero de 1985, la inclinación orbital de Mir se cambió a 51,6°, lo que hizo posible llevar a Kvant a la estación mediante un cohete Proton. Sin embargo, Kvant ahora estaba programado para atracar en el puerto de atraque de popa de Mir, lo que requería cables adicionales para transferir el propulsor del buque de carga Progress a la estación. Esto una vez más aumentó el peso de despegue del Kvant, lo que llevó a la necesidad de reducir el suministro de combustible en el bloque de carga funcional. A pesar de esto, el peso de despegue del Kvant fue de 22,8 toneladas y, por lo tanto, el Kvant fue la carga útil más pesada jamás lanzada con el vehículo de lanzamiento Proton (el transbordador transportaba una carga máxima de 22.753 kg, un telescopio espacial "Chandra" ).

Lanzamiento y acoplamiento

"Kvant" y su unidad de carga funcional (FGB) se lanzaron el 31 de marzo de 1987. Durante el lanzamiento, la nave espacial Soyuz TM-2 ya estaba acoplada a la estación. Los días 2 y 5 de abril, el bloque funcional de carga realizó las principales maniobras de atraque a la estación Mir.

El primer intento de acoplamiento no tuvo éxito: aproximadamente a una distancia de 200 m de la estación , el sistema de acoplamiento Igla perdió rumbo y el módulo pasó a 10 metros de la estación. El módulo Kvant y el bloque de carga funcional se desviaron 400 km antes de que se usaran los motores FGB para devolverlo.

El segundo intento de acoplamiento inicial se completó con éxito el 9 de abril de 1987. Sin embargo, el acoplamiento rígido final del módulo no funcionó: faltaban 35–40 mm antes de la alineación de los marcos SU. En esta configuración, era imposible corregir la orientación de la estación a riesgo de dañarla. Para aclarar la situación el 11 de abril, la tripulación de la estación realizó una caminata espacial. Resultó que el acoplamiento duro final se vio obstaculizado por los escombros de la estación, que estaban al lado del bloque de acoplamiento [1] . Después de retirar los escombros, el Kvant finalmente se acopló a la estación [2] .

La FGB, tras desacoplarse de Kvant (12 de abril), fue devuelta a la Tierra.

Herramientas

El módulo Kvant constaba de dos compartimentos adecuados para la tripulación y un compartimento de hardware. El cuanto tenía seis girodinas , que podían usarse para reorientar la estación sin el uso de propulsores de corrección, y también contenía algunos de los sistemas de soporte vital de los astronautas, como un generador de oxígeno y equipo para eliminar el dióxido de carbono del aire de la estación. Se entregó una batería solar adicional a Kvant , que posteriormente (en junio de 1987) se instaló en el módulo principal de la estación. El complejo de equipos científicos del módulo incluía el llamado observatorio astrofísico "rayos X". Este observatorio incluía varios instrumentos.

TTM

Un telescopio de máscara de sombra (TTM), versión en inglés del nombre  COMIS / Coded Mask Imaging Spectrometer , es una cámara de gran angular que utiliza una máscara de codificación como apertura de entrada para determinar la posición de las fuentes. El telescopio TTM fue desarrollado en cooperación con el Laboratorio de Investigación Espacial de Utrecht (Países Bajos) [3] y la Escuela de Física e Investigación Espacial de la Universidad de Birmingham (Reino Unido). El telescopio TTM fue el primer telescopio de rayos X en órbita del mundo que utilizó el principio de apertura codificada para obtener imágenes. El campo de visión del telescopio es de 15×15 grados, la resolución angular es de aproximadamente 2 minutos de arco. El rango de operación del telescopio es de 2-30  keV , la resolución de energía, determinada por las propiedades del contador proporcional sensible a la posición que se usa para detectar fotones, es de alrededor del 20% a una energía de 6 keV. El detector se llenó con una mezcla de xenón (95%) y dióxido de carbono (5%) a una presión de 1 atm . El área de trabajo del detector fue de 540 cm2.

HEXAGONAL

El espectrómetro HEXE fue desarrollado por el Instituto de Física Extraterrestre de la Sociedad. Max Plank . El espectrómetro constaba de cuatro detectores NaI (Tl) y CsI (Tl) y funcionaba según el principio de "Phoswich" ( ing.  Phoswich detector ). El campo de visión del instrumento estaba limitado por colimadores que medían 1,5 × 1,5 grados (ancho a media altura). Cada uno de los 4 detectores HEXTE idénticos tenía un área efectiva de unos 200 centímetros cuadrados. El rango de energía de trabajo del instrumento es de 15 a 200 keV. En este rango espectral, es de gran importancia poder tener en cuenta la contribución del fondo instrumental de la manera más confiable posible, lo que se hizo utilizando el principio de un colimador "oscilante". Los detectores del instrumento observaron la fuente durante algún tiempo, después de lo cual se desviaron 2,5 grados durante varios minutos y observaron el cielo "despejado", lo que en realidad significaba medir el fondo instrumental del detector. Se utilizaron revestimientos de plomo , estaño y cobre como protección pasiva en los lados y la parte posterior del instrumento .

Sirena2

El espectrómetro proporcional de centelleo de gases desarrollado en la ESA fue diseñado para obtener espectros con una resolución energética muy superior a la del contador de gases del telescopio TTM. El campo de visión del instrumento estaba limitado por un colimador de 3 grados. El rango de energía de trabajo es de 2 a 100 keV. El área efectiva es de unos 300 cm2 . La estabilidad de la escala de energía se aseguró mediante el seguimiento de un conjunto de líneas de emisión de calibración. Desafortunadamente, casi al comienzo del trabajo del observatorio, el instrumento falló.

Pulsar X-1

El complejo Pulsar X-1 constaba de dos espectrómetros: Spektr e Ira. El espectrómetro Spektr era un complejo de 4 detectores idénticos (con un área efectiva de 314 cm 2 ) hechos de un cristal NaI con fotomultiplicadores de registro, rodeados por un escudo anticoincidencia CsI activo. El rango de energía de funcionamiento del espectrómetro es de 20 a 800 keV. El campo de visión estaba limitado por un colimador de 3×3 grados. El espectrómetro Ira fue diseñado para detectar estallidos de rayos gamma . La parte de grabación era completamente idéntica al espectrómetro Spektr, excepto que su campo de visión no estaba limitado por el colimador.

Glazar

El telescopio ultravioleta Glazar, desarrollado en Granit Special Design Bureau (Armenia) en colaboración con el Observatorio Astrofísico de Byurakan , fue diseñado para escanear el cielo a una longitud de onda de 1600 angstroms para buscar galaxias y cuásares (la combinación de estas dos palabras se refleja en el nombre del telescopio) que tiene un exceso en el rango ultravioleta. Luego se planeó que los objetos descubiertos fueran estudiados con más detalle por otros instrumentos. Además, se esperaba que el telescopio midiera el flujo ultravioleta de varias fuentes conocidas en nuestra galaxia y más allá.

El telescopio se construyó según el esquema de Ritchey-Chrétien y tenía un campo de visión con un diámetro de 1,3 grados, una resolución angular de unos 20 segundos de arco. La distancia focal del telescopio es de 1,7 m, el diámetro del espejo principal es de 40 cm La placa de microcanales , colocada en el plano focal del telescopio, desplazó la imagen del ultravioleta al rango visible, donde se registró en ordinario película fotográfica (Kodak 103a-G). Dos lentes de corrección de fluoruro de litio , un cátodo de yoduro de cesio , una ventana de cátodo de yoduro de magnesio y un filtro de interferencia de fluoruro de calcio limitaron la transmisión del sistema óptico del telescopio a un amplio rango de longitud de onda de 250 angstrom alrededor de una longitud de onda de 1640 angstrom. El telescopio se montó en una plataforma en el exterior del módulo Kvant. Se utilizaron un par de sensores de estrellas del telescopio para fijar su campo de visión en dos ejes, otro par de sensores de estrellas, inclinados a 41 y 45 grados con respecto al eje óptico del telescopio, sirvieron para evitar su rotación alrededor del eje. Las observaciones se realizaron cuando la estación Mir estaba a la sombra de la Tierra; por lo general, la duración de tales observaciones fue de 20 a 30 minutos. El telescopio podría funcionar tanto en modo automático como en modo de control manual. Después de que se agotó el casete de película, los astronautas lo reemplazaron por uno nuevo usando una cámara de transferencia. Cada casete contenía unos 8 m de película, lo que permitía realizar más de 150 fotografías. Las observaciones de prueba del telescopio se llevaron a cabo en junio-julio de 1987. Las observaciones mostraron que la sensibilidad del telescopio era menor de lo esperado, por lo que no se realizaron estudios de todo el cielo. El principal modo de funcionamiento del telescopio era observar cúmulos de estrellas del tipo OB .

En 1990, el telescopio se complementó con el telescopio ultravioleta "Glazar-2" [4] .

Svetlana

Un módulo que contiene herramientas para la investigación biológica.

Más modificaciones

A finales de 1987 se descubrieron problemas con el telescopio TTM. El detector del telescopio se apagaba de vez en cuando y el generador de alto voltaje del detector comenzaba a fallar. A pedido de científicos soviéticos, daneses y británicos, el equipo orbital decidió reparar el telescopio. A fines de junio de 1988, se entregó a la estación un detector de repuesto. En la segunda mitad de 1988, el equipo orbital reemplazó el detector del telescopio TTM por uno nuevo durante dos caminatas espaciales. Durante la primera caminata espacial de los astronautas (30 de junio), no fue posible reemplazar el detector debido a la dificultad de quitar las monturas del telescopio. El 20 de octubre de 1988 se realizó una segunda caminata espacial para reemplazar el detector. Durante esta salida se utilizó por primera vez el traje espacial Orlan-DMA .

En enero de 1991, se instaló una estructura de soporte en el módulo Kvant, originalmente diseñado para montar paneles solares. En julio de 1991, como resultado de cuatro caminatas espaciales, la tripulación de la estación instaló el armazón Sophora , que estaba destinado a instalar un motor de corrección adicional, así como para instrumentos fuera del cuerpo de la estación. Para mejorar la capacidad de control de la estación orbital, el motor de corrección (entregado por el buque de carga Progress M-14 ) se instaló en la granja de Sofora en septiembre de 1992. En septiembre de 1993 se instaló la granja Rapana en el módulo Kvant . El trabajo de instalación del truss fue experimental para probar el posible trabajo en la estación Mir-2 planificada. En el futuro, se instalaron varias herramientas en la finca Rapana. El 22 de mayo de 1995 se reinstaló en Kvant uno de los paneles solares del módulo Kristall. En mayo de 1996, se instaló una batería solar adicional en Kvant, entregada con el módulo de acoplamiento de la estación Mir. En junio de 1996 se amplió la finca Rapana. En noviembre de 1997, se retiraron los viejos paneles solares suministrados a Kvant desde el módulo Kristall y se instaló un nuevo complejo de paneles solares en su lugar. En abril de 1998, el viejo motor de corrección que estaba en la granja de Sophora fue reemplazado por uno nuevo.

Principales resultados científicos

Entre los descubrimientos y logros científicos más importantes obtenidos con la ayuda de observaciones en el módulo Kvant, cabe señalar lo siguiente:

• Descubrimiento de la emisión de rayos X duros de la supernova SN 1987A . Los primeros y únicos hasta ahora espectros de emisión de banda ancha (~1-1000 keV) de la supernova SN1987a [5] .
• Por primera vez se descubrió la radiación de rayos X duros/gamma de las novas de rayos X, extendiéndose a energías por encima de 200-300 keV, lo que permitió indicar la influencia de los procesos no térmicos en la formación de al menos una parte de la radiación de la acumulación de agujeros negros [6] [7] .
• Se han obtenido espectros de banda ancha de varias novas de rayos X [8] y púlsares [9] muy interesantes .
• Imágenes de la región del centro de la Galaxia en un amplio rango de energías [10] .
• Descubrimiento de una serie de estrellas de neutrones en acreción y agujeros negros. Debido al hecho de que los instrumentos del observatorio de Roentgen trabajaron solo una pequeña fracción del tiempo, la tasa de descubrimientos de nuevos agujeros negros y estrellas de neutrones en acreción alcanzó un descubrimiento en 3 días de observaciones. Entre las fuentes abiertas, se puede, por ejemplo, mencionar una estrella de neutrones que gira a una frecuencia de 524 Hz (esta frecuencia corresponde a la nota "Do" de la segunda octava).

En general, se han publicado más de 100 artículos basados ​​en los resultados de las observaciones de los instrumentos del módulo astrofísico Kvant. En la literatura científica hay más de 800 artículos que mencionan los resultados de las observaciones del observatorio Mir-Kvant [11] .

Notas

1. ↑ V. Syromyatnikov. El acoplamiento es siempre un evento . (indefinido)
2. ↑ Herencia de hardware Mir (enlace inaccesible) . Archivado desde el original el 3 de agosto de 2009. (indefinido) 
3. ↑ COMIS/TTM en la  estación espacial MIR . SRON - Instituto Holandés de Investigación Espacial . Consultado el 15 de abril de 2019. Archivado desde el original el 15 de abril de 2019.
4. ↑ GLAZAR-2: Una cámara de campo amplio a bordo de la estación espacial MIR .
5. ↑ Descubrimiento de la emisión de rayos X duros de la supernova 1987A , con predicciones teóricas del espectro de emisión de la supernova: La emisión de rayos X esperada de la supernova 1987A - Cálculos de Montecarlo .
6. ↑ Observaciones de Roentgen del X-Ray Nova GS:2023+338 .
7. ↑ Detección de un componente duro en el espectro de Vulpecula X-Ray Nova - Resultados preliminares de KVANT Archivado el 15 de abril de 2019 en Wayback Machine .
8. ↑ Observaciones de novas de rayos X en Vela (1993), Ophiuchus (1993) y Perseus (1992) utilizando los instrumentos del módulo Mir-Kvant .
9. ↑ Espectros de rayos X de fase resuelta de VELA X-1 .
10. ↑ Imágenes del campo central galáctico por Kvant y Granat
11. ↑ Compilación KVANT-RU (Observatorio MIR/KVANT) Archivado el 8 de julio de 2017 en Wayback Machine en el sitio web del Sistema de datos astrofísicos SAO/NASA.

Enlaces

• Telescopio TTM/COMIS (enlace no disponible) . Archivado desde el original el 12 de noviembre de 2004. (indefinido) 
• Russian Space Web Archivado el 24 de abril de 2007 en Wayback Machine .
• Enciclopedia Astronáutica (enlace no disponible) . Archivado desde el original el 15 de octubre de 2008. (indefinido) 
• Mir-Kvant en el sitio web del Centro de Vuelo Espacial que lleva el nombre Goddard Archivado el 17 de octubre de 2020 en Wayback Machine .
• Kvant-1 Archivado el 5 de mayo de 2008 en Wayback Machine .
• EL ACOPLAMIENTO ES SIEMPRE UN EVENTO Archivado el 7 de noviembre de 2014 en Wayback Machine .

Véase también

• Lista de naves espaciales con detectores de rayos X y gamma a bordo

diccionarios y enciclopedias	Britannica (en línea)