Кіріспе
Гамма сәулелерін бақылауға арналған Еуропалық ғарыш телескобы INTEGRAL спутнигінің энергия диапазонындағы фотондар, зор күштермен өтетін және жоғары температуралы бөлшектерден, ядролық синтез кезінде пайда болатын тұрақсыз изотоптардың радиоактивтілігінен, рентгендік жұлдыздар жұптарынан және гамма сәулелерінің жарылыстары сияқты барлық типтегі астрономиялық уақытша құбылыстардан шығады. Ғарыш кемесінің құралдарының көру бұрышы өте кең, бұл уақытша көздерден гамма сәулелерін анықтау үшін өте пайдалы, себебі олар аспанның үлкен бөлігін үздіріссіз бақылай алады. INTEGRAL – Еуропалық ғарыш агенттігінің миссиясы, оған Италия, Франция, Германия және Испания сияқты Еуропалық мүше мемлекеттер де үлес қосады. Ынтымақтастық серіктестері – Ресей ғарыш агенттігі, IKI (әскери CP Comand Punkt KW) және NASA. 2023 жылдың маусым айына дейін INTEGRAL, қозғалтқыштарын жоғалтуға қарамастан, реакциялық доңғалақтар мен күн сәулесінің қысымын пайдаланып жұмысын жалғастыруда. 2020 жылдың шілдесінде INTEGRAL қауіпсіз режимге өтті, және қозғалтқыштар істен шыққандай болды. Содан бері реакциялық доңғалақты айналдыру және тоқтату үшін баламалы алгоритмдер әзірленіп, сынақтан өтті. 2021 жылдың қыркүйек айында болған бір оқиға INTEGRAL-ды бақылаусыз айналу күйіне түсірді, бұл «миссия үшін маңызды аномалия» деп есептелді. Операциялық топ жағдайды түзету үшін реакциялық доңғалақтарды пайдаланды. 2023 жылдың наурыз айында INTEGRAL ғылыми операциялары 2024 жылдың соңына дейін ұзартылды, одан кейін екі жылдық операциядан кейінгі кезең және ғарыш кемесінің 2029 жылдың ақпан айында жерге қайта кіретіні болжанғанға дейін одан әрі бақылау жүргізіледі. Сондай-ақ 2023 жылдың наурыз айында, реакциялық доңғалақтарды (істен шыққан қозғалтқыштардың орнына) пайдаланатын жаңа бағдарламалық қауіпсіз режим сынақтан өтті.
the satellite
Photons in INTEGRAL's energy range are emitted by relativistic and supra thermal particles in violent sources, radioactivity from unstable isotopes produced during nucleosynthesis, X ray binaries, and astronomical transients of all types, including gamma ray bursts. The spacecraft's instruments have very wide fields of view, which is particularly useful for detecting gamma ray emission from transient sources as they can continuously monitor large parts of the sky. INTEGRAL is an ESA mission with additional contributions from European member states including Italy, France, Germany, and Spain. Cooperation partners are the Russian Space Agency with IKI (military CP Comand Punkt KW) and NASA. As of June 2023, INTEGRAL continues to operate despite the loss of its thrusters through the use of its reaction wheels and solar radiation pressure. In July 2020 INTEGRAL put itself in safe mode, and it seemed the thrusters had failed. Since then alternative algorithms to slew and unload the reaction wheels have been developed and tested. In September 2021 a single event upset triggered a sequence of events that put INTEGRAL into an uncontrolled tumbling state, considered to be a 'mission critical anomaly'. The operations team used the reaction wheels to recover attitude control. In March 2023, INTEGRAL science operations were extended to the end of 2024, which will be followed by a two year post operations phase and further monitoring of the spacecraft until its estimated reentry in February 2029. Also in March 2023, a new software based safe mode was tested that would use reaction wheels (rather than the failed thrusters).
Ғарыш кемесі
Ғарыш кемесі корпусы ("қызмет модулі") XMM Ньютон корпусының көшірмесі болып табылады. Бұл дамыту шығындарын үнемдеп, инфрақұрылым және жердегі құрылғылармен интеграцияны жеңілдетті. (Дегенмен, әртүрлі күштеуішпен (бустермен) байланысу үшін адаптер қажет болды.) Алайда, гамма-сәулелері мен қатты рентген сәулелеріне арналған тығыз құралдар INTEGRAL-ды ESA ұшқан ең ауыр ғылыми жүкке айналдырды. Корпус негізінен композиттік материалдардан жасалған. Жетектеу гидразин моножетек жүйесі арқылы жүзеге асырылады, онда төрт ашық бакта 544 кг отын бар. Титан бактары 30 °C температурада 24 бар (2,4 МПа) газбен толтырылды және бак диафрагмаларымен жабдықталған. Бағытты бақылау жұлдызды бақылаушы, бірнеше күн сенсорлары (ESM) және бірнеше импульстік дөңгелектер арқылы жүзеге асырылады. Жерге орнатылғанда 16 метрге дейін созылатын және 2,4 кВт қуат өндіретін екі күн батареясы, екі никель-кадмий аккумуляторлар жинағымен толықтырылған. Құрал құрылымы ("жүк модулі") де композиттік материалдан жасалған. Берік негіз детектор жинастарын қолдайды, ал H тәрізді құрылым кодталған маскаларды детекторларынан шамамен 4 метр биіктікте ұстайды. Жүк модулін қызмет көрсету модулінен тәуелсіз түрде құрастыруға және сынауға болады, бұл шығындарды азайтады. Alenia Spazio (қазір Thales Alenia Space Italia) ғарыш кемесінің бас мердігері болды.
Құралдар
Бұл платформада кең көрініс өрістері бар төрт аспап орналасқан, олар энергияның шамамен екі рет айырмашылығын қамтитын кең энергия диапазонындағы нысаналарды зерттейді (рентген сәулелеріндегі немесе оптикалық астрономиялық аспаптар көбінесе бірнеше есе ғана кішкентай диапазондарды қамтиды). Бейнелеу пикселденген камераларға көлеңке түсіретін кодталған маскалар арқылы жүзеге асырылады; вольфрам маскаларын Испанияның Валенсия университеті ұсынды. INTEGRAL бейнелеу құралы, IBIS (INTEGRAL спутнигіндегі бейнелеу құралы) 15 кэВ (қатты рентген сәулелері) пен 10 МэВ (гамма сәулелері) аралығын бақылайды. Бұрыштық ажыратымдылығы 12 минутты құрайды, бұл жарқын көзді 1 минутқа дейін дәл анықтауға мүмкіндік береді. 95x95 өлшемді тікбұрышты вольфрам плиткаларынан жасалған маска детекторлардан 3,2 метр биіктікте орналасқан. Детектор жүйесінде 128x128 кадмий телурид плиткаларынан (ISGRI – INTEGRAL жұмсақ гамма сәулелі бейнелеу құралы) тұратын алдыңғы жазықтық және оған сүйенген 64x64 кесий йод плиткаларынан (PICsIT – пикселді кесий йод телескопы) тұратын жазықтық бар. ISGRI 1 МэВ-қа дейін, ал PICsIT 10 МэВ-қа дейін сезімтал. Екеуі де вольфрам мен қорғасыннан жасалған пассивті қалқанмен қоршалған. IBIS-ті Рим (Италия) және Париж (Франция) қалаларындағы PI институттары ұсынды. INTEGRAL-дағы спектрометр SPI, INTEGRAL спектрометрі. Ол француз ғарыш агенттігі CNES-тің күшімен жасалған және құрастырылған, ал PI институттары Тулуза (Франция) және Гархинг (Германия) қалаларында орналасқан. Ол 20 кэВ пен 8 МэВ аралығындағы сәулеленуді бақылайды. SPI-де 19 германий кристалдарынан тұратын детектор жазықтығының үстінде (сонымен қатар алтыбұрышты түрде орналасқан) алтыбұрышты вольфрам плиткаларынан жасалған кодталған маска бар. 1 МэВ кезінде 2 кэВ-қа дейінгі жоғары энергиялық ажыратымдылығы барлық кандидаттық гамма сәулелік сызықтарды анықтауға мүмкіндік береді. Ge кристалдары Стирлинг салқындатқыштарының механикалық жүйесімен шамамен 80К температураға дейін салқындатылады. IBIS және SPI белсенді детекторларды пайдаланады және фондық сәулеленуге себеп болатын зарядталған бөлшектерді анықтап, тоқтатуға мүмкіндік береді. SPI ACS (AntiCoincidence Shield) камера мен апертураны қоршап тұрған BGO сцинтиллятор блоктарынан тұрады, ол барлық зарядталған бөлшектерді және шамамен 75 кэВ энергиядан жоғары фотондарды анықтайды, олар аспапқа апертурадан басқа бағыттардан келеді. Вольфрам плиткаларының артындағы пластикалық сцинтиллятордың жұқа қабаты апертурадағы қосымша зарядталған бөлшектерді анықтаушы ретінде қызмет етеді. ACS-тің кең тиімді аумағы өзінің құралы ретінде пайдалы болып шықты. Оның толық аспанды қамтуы және сезімталдығы оны гамма сәулелік жарлымының естелік детекторға және IPN (планетааралық желі) құнды компонентіне айналдырады. Екі JEM X құрылғысы 3-35 кэВ аралығындағы жұмсақ және қатты рентген сәулелері бар көздер туралы қосымша ақпарат береді. Спектрлік қаптаманы кеңейтуден басқа, бейнелеу толқын ұзындығы қысқа болғандықтан дәлірек. Детекторлар – газ сцинтилляторлары (ксенон және метан қоспасы), алтыбұрышты плиткалардан жасалған масканың астында микрожолақты орналасуда. INTEGRAL құрамына 500-ден 580 нм-ге дейінгі сезімталдықты көрсететін оптикалық монитор (OMC) құралы кіреді. Ол кадр құрастыруға көмектеседі және кейбір жарқын нысаналардың белсенділігі мен күйін бақылауға мүмкіндік береді, мысалы, SN2014J-ден бірнеше ай бойы супернова жарығын бақылауға пайдалы болды. Ғарыш кемесі сонымен қатар калибрлеу мақсатында орбиталық фонды бақылайтын INTEGRAL радиациялық орта мониторын (IREM) қамтиды. IREM-де электрондық және протондық арналар бар, бірақ ғарыш сәулелеріне дейінгі радиацияны да сезуге болады. Егер фон деңгейі алдын ала белгіленген шектен асса, IREM құралдарды тоқтатуға болады.
Ғылыми нәтижелер
INTEGRAL көпхабаршы астрономияға үлес қосады, гравитациялық толқындарда байқалған екі нейтронды жұлдыздың бірінші бірігуінен және жылдам радио импульсінен гамма сәулелерін анықтады. 2018 жылға қарай шамамен 5600 ғылыми мақала жарияланды, ұшырылғаннан бері әр 29 сағат сайын орташа есеппен бір мақала жарияланды.