GECAM

GECAM A, B
Type: Forskningssatellitter
Land: Folkerepublikken KinaFolkerepublikken Kina Folkerepublikken Kina
Operatør: Kinesisk videnskabsakademi
COSPAR-ID : 2020-094A , 2020-094B
Mission datoer
Dimensioner: 2 × 163 kg
Begynde: 9. december 2020, 20:14 ( UTC )
Startsted: Xichang Cosmodrome
Launcher: Lang 11. marts
Driftstid: 3 år (planlagt)
Status: aktiv
Kredsløbsdata
Sporhøjde: 600 km
Banehældning : 29 °

GECAM , akronym for Gravitational wave high-energy Elektromagnetic Counterpart All-sky Monitor ( Chinese 引力 波 暴 高能 电磁 对应 体 全天 器) er et projekt fra fokuslaboratoriet for astropartikelfysik ved Institut for Højenergifysik og National Center for Rumvidenskab fra det kinesiske videnskabsakademi at studere kilderne til tyngdekraftsbølger ved hjælp af to små satellitter på hver 163 kg, der kredser jorden på modsatte steder i en identisk bane. Satellitterne var den 9. december 2020 ved en affyringsvogn af typen Changzheng 11 fra Xichang Satellite Launch Center i Sichuan startet. Projektets chefforsker er Xiong Shaolin (熊少林) fra fokuslaboratoriet for astropartikelfysik.

historie

Den 11. februar 2016 rapporterede forskere fra LIGO- gruppen om den første vellykkede direkte måling af tyngdebølger den 14. september 2015, som blev genereret, da to sorte huller fusionerede (katalognummer GW150914). Kort efter offentliggørelsen, i marts 2016, foreslog Institute for High Energy Physics fra det kinesiske videnskabsakademi, at to satellitter med detektorer til elektromagnetiske signaler kredser om jorden på to modsatte punkter i en identisk bane. Fra en højde på 600 km kunne de to satellitter problemfrit overvåge rummet med overlappende synsfelter. I samarbejde med LIGO-observatoriet, der bruger laserinterferometre til at måle tyngdekraftsbølger, skulle satellitterne observere de efterfølgende korte, højenergiske begivenheder såsom gammastråleudbrud, der opstår, når to sorte huller, to neutronstjerner og muligvis en sort hul fusioneres med en neutronstjerne. Disse begivenheder kaldes også "elektromagnetiske modstykker" (henholdsvis elektromagnetisk modstykke ) af gravitationsbølgerne.

En gennemførlighedsundersøgelse blev udarbejdet og sat til diskussion på et møde i april 2017. Selv da blev projektet positivt bedømt af de inviterede eksperter. Den 17. august 2017, to uger efter at den fransk-italienske gravitationsbølgedetektor Jomfruen i Cascina blev sat i drift igen efter en pause på flere år, registrerede den sammen med de to LIGO-observatorier i Hanford og Livingston tyngdebølgesignalet GW170817 , som skyldtes sammensmeltning af to neutronstjerner . Bare 1,7 sekunder senere registrerede Fermi Gamma-ray Space Telescope sin elektromagnetiske modstykke, en gammastråleflash (katalogbetegnelse GRB 170817A), der kommer fra en kilonova i galaksen NGC 4993 . I de følgende dage observerede i alt 70 observatorier efterlysningen af ​​begivenheden i synligt lys såvel som i infrarøde , røntgen- og radiobølgelængder (katalognavn AT 2017gfo). I en revideret version af satellitkonceptet foreslog Institute for High Energy Physics nu Jomfruen som en yderligere partnerinstitution. I november 2017 blev det nye koncept godkendt af en ekspertkommission.

Den endelige vurdering af projektet fandt sted den 19. marts 2018 under ledelse af Wang Chi , direktør for National Center for Space Science. Eksperter fra Tsinghua University , Center for projekter og teknologier til brug af rummet , Xinjiang Astronomical Observatory og adskillige andre institutioner kom til den konklusion, efter omfattende høring, at GECAM var teknisk gennemførlig, havde et klart defineret mål og tilgangen til den samtidige, områdedækkende observation med to satellitter avancerede videnskaben betydeligt. Projektet opfyldte således finansieringsretningslinjerne, og i december 2018 godkendte Videnskabsakademiet sin finansiering fra midler fra Space Science Priority Program .

I marts 2019 begyndte Institute for High Energy Physics og Innovation Academy for Microsatellites fra det kinesiske videnskabsakademi i Shanghai at opbygge en prototype af nyttelastkuppelen under ledelse af Wu Ji fra Space Science Center. Test af de elektroniske systemer blev afsluttet i august 2019, og i begyndelsen af ​​september samme år blev nyttelastkupplen overdraget til det kinesiske akademi for rumteknologi , hvor den blev monteret på en prototype af satellitten og udsat for yderligere test. Disse blev gennemført med succes den 4. november 2019. Mens prototypen på satellitten blev udsat for kulde og vakuum ved CAST, begyndte opførelsen af ​​de udrulelige kupler, som blev afsluttet i maj 2020. Den 14. november 2020 satte en gruppe forskere fra Institute of High Energy Physics sig til Xichang Cosmodrome for at udføre de afsluttende tests inden start.

konstruktion

Hver af de to satellitter, der hver vejer 163 kg, og kredser om jorden i en kredsløb i en højde på 600 km, der er skråtstillet 29 ° til ækvator, bærer en halvkugleformet nyttelastkuppel med 25 detektorer til gammastråling og 8 detektorer til ladebærere, der peger væk fra jorden . Detektorerne er designet til et energiområde fra 6  keV til 5 MeV, deres følsomhed er 2 −8  erg / cm² / s. Med de laserinterferometre, som observatorierne i Italien og USA bruger til at registrere den aktuelle tyngdekraftsbegivenhed, er det vanskeligt at bestemme bølgernes nøjagtige oprindelse. GECAM-satellitterne spiller her en afgørende rolle. Ved at distribuere sensorerne over hele kuplens overflade er det muligt at lokalisere oprindelsen af ​​gammastrålesprængningen, der kort følger tyngdebølgen med en nøjagtighed på 1 °. Ved hjælp af en uafhængig metode kan forskerne identificere galaksen, hvor en gravitationsbølgehændelse registreret af LIGO og Jomfruen fandt sted. Ved 6 keV er begyndelsen af ​​det effektive måleområde for detektorerne lavere end for GLAST Burst Monitor på Fermi-teleskopet (10 keV) eller Burst Alert-teleskopet på Swift-satellitten (15 keV). Dette gør GECAM ideel til at observere begivenheder som gammastråleflash GRB 170817A (se ovenfor).

Når satellitterne registrerer en gammastråleflash, informerer de straks Xi'an-satellitstyringscentret om tid, retning og lyskurve for begivenheden via den korte meddelelsestjeneste fra det kinesiske satellitnavigationssystem Beidou . Xi'an informerede også via short message-tjenesten om grundsegmentet af projektet i National Center for Space Science. Dette informerer igen Institut for Højenergifysik, som igen informerer observatorierne rundt om i verden om begivenheden via sit eget netværk. Et par minutter efter at satellitterne har registreret en gammastrålesprængning, informeres det videnskabelige samfund og kan observere efterglødningen af ​​begivenheden i spektrumets længere bølgeregioner over en periode på flere dage. Et par timer senere vil de nøjagtige datoer for den satellit, der først observerede begivenheden, blive offentliggjort. Efter godt ti timer følger dataene sammenlignet med den anden satellit.

Videnskabelige mål

Ud over gamma-ray bursts skal GECAM-satellitterne også observere andre modstykker til tyngdekraftsbølger, såsom hurtige radio bursts eller neutrinoer med høj energi . Forskerne håber at være i stand til at registrere flere gravitationelle bølgebegivenheder om året i samarbejde med LIGO og Jomfruen. For optimal brug af satellitterne i løbet af deres planlagte levetid på tre år ønsker man imidlertid også at beskæftige sig med røntgenblink, pulsarer , magnetarer , tidevandsforstyrrelsesbegivenheder , solstråler og jordbaserede gammaglimtblink udsendt af Hypernovaer .

For første gang udbrød en gammastråle den 20. januar 2021 07:10:49 UTC af GECAM B registreret parallelt med Fermi Gamma-ray Space Telescope of NASA (7:10:44), en 20 sekund varig begivenhed, som betegnelsen GRB 210120A modtog. 60 sekunder senere havde grundsegmentet i Beijing modtaget den første korte besked via Beidou. I løbet af de følgende 10 minutter fulgte flere data om lyskurver osv., Som straks blev videresendt til de andre observatorier. Da dette informationssystem havde bevist sig ved denne lejlighed, har Institute for High Energy Physics og National Center for Space Science til hensigt at integrere det i Einstein Probe og Enhanced X-ray Timing og Polarimetry X-ray- satellitter, som i øjeblikket er under udvikling .

Se også

Weblinks

Individuelle beviser

  1. ↑ a b 长征 十一 号 • 引力 波 暴 高能 电磁 对应 体 监测 器 双星 • 中科院 空间 科学 战略 先导 科技 专项 （二期） Long • Lang marts-11 • Gravitationsbølge højenergi elektromagnetisk modstykke All-sky Overvåge. I: spaceflightfans.cn. 15. november 2020, adgang til 8. december 2020 (kinesisk).
  2. ↑ a b c d e Zheng Shijie og Xiong Shaolin: Status for GECAM-missionen. (PDF; 2,8 MB) I: spaceflightfans.cn. Adgang til 25. november 2020 .
  3. ↑ a b Fan Quanlin: Nuværende og fremtidige rumvidenskabsmissioner i Kina. (PDF; 3,9 MB) I: unoosa.org. 25. marts 2019, s. 17 , adgang til den 25. november 2020 (engelsk).
  4. ↑ a b 王 涑:又来 了 一个 “双 11” 长 十一 火箭 11 战 连胜 “一箭 双星” 圆满 成功. I: mp.weixin.qq.com. 9. december 2020, adgang til 10. december 2020 (kinesisk).
  5. ↑ a b c 引力 波 暴 高能 电磁 对应 体 全天 监测 （GECAM） 科学 目标 通过 评审. I: nssc.cas.cn. 22. marts 2018, adgang til 25. november 2020 (kinesisk).
  6. ↑ 熊少林. I: ihep.cas.cn. 9. januar 2019, adgang til 25. november 2020 (kinesisk).
  7. ↑ Benjamin P. Abbott et al:. Observation af gravitationsbølger fra en binær sort hul Merger. (PDF; 914 KB) I: dcc.ligo.org. 11. februar 2016, adgang til 25. november 2020 .
  8. ↑ Gunter Dirk kræft: GECAM A, B (KX 08A, 08B). I: space.skyrocket.de. Hentet 27. november 2020 (engelsk).
  9. ↑ Lü Pin, Sun Xilei og Xiong Shaolin: En ny gammastråledetektor til Gravitationsbølge Elektromagnetisk modstykke All-sky Monitor (GECAM). (PDF; 814 KB) I: indico.ihep.ac.cn. 24. maj 2017, adgang til 27. november 2020 .
  10. ↑ Gravitationsbølger og gammastråler fra sammensmeltende neutronstjerner: GW170817 og GRB 170817A. (PDF; 518 KB) I: ligo.org. Hentet 25. november 2020 .
  11. ↑ GECAM 双星 计划 ： 捕捉 引力 波 高能 的 的 天网. I: ihep.cas.cn. 5. juli 2018, adgang til 25. november 2020 (kinesisk).
  12. ↑ GECAM 卫星 有效 载荷 通过 初 样 研制 总结 暨 转正 样 评审. I: ihep.cas.cn. 8. november 2019, adgang til 27. november 2020 (kinesisk).
  13. ↑ GECAM 卫星 有效 载荷 试验 分队 及 科学 应用 队 成立 暨 进场 动员 会在京举行. I: ihep.cas.cn. 17. november 2020, adgang til 27. november 2020 (kinesisk).
  14. ^ A b Xin Ling: Kina afslører planer for to nye gravitationsbølgemissioner. I: physicsworld.com. 11. juli 2018, adgang til 28. november 2020 .
  15. ^ Eli Waxman og John Bahcall: High Energy Neutrinos fra kosmologiske gammastråle-burst-ildkugler. I: arxiv.org. 30. januar 1997, adgang til 27. november 2020 .
  16. ↑ 李国利 、 朱 霄 雄:我国 成功 发射 引力 波 暴 高能 电磁 对应 体 全天 监测 器 卫星. I: xinhuanet.com. 10. december 2020, adgang til 10. december 2020 (kinesisk).
  17. ↑ Xiong Shaolin et al:. GECAM In-Flight Trigger af GRB 210120A. I: gcn.gsfc.nasa.gov. 20. januar 2021, adgang til 28. januar 2021 .
  18. ↑ 刘义阳:北斗 再立新功！ “极目” 卫星 准 实时 下 传 伽马 暴 观测 警报. I: spaceflightfans.cn. 28. januar 2021, adgang til 28. januar 2021 (kinesisk).