GECAM

GECAM A, B
Typ: Forskningssatelliter
Land: Folkrepubliken KinaFolkrepubliken Kina Folkrepubliken Kina
Operatör: Kinesiska vetenskapsakademin
COSPAR-ID : 2020-094A , 2020-094B
Uppdrag datum
Mått: 2 × 163 kg
Börja: 9 december 2020, 20:14 ( UTC )
Startplats: Xichang Cosmodrome
Launcher: Lång 11 mars
Driftstid: 3 år (planerat)
Status: aktiva
Omloppsdata
Spårhöjd: 600 km
Bana lutning : 29 °

GECAM , akronym för Gravitational wave high-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor ( Chinese 引力 波 暴 高能 对应 对应 体 全天 监测 is ) är ett projekt från fokuslaboratoriet för astropartikelfysik vid Institute for High Energy Physics och National Center för rymdvetenskap vid den kinesiska vetenskapsakademien att studera källorna till gravitationsvågor med hjälp av två små satelliter på vardera 163 kg, som kretsar jorden vid motsatta punkter i en identisk bana. Satelliterna var den 9 december 2020 vid ett skjutfordon av typen Changzheng 11 från Xichang Satellite Launch Center i Sichuan startade. Projektets chefsforskare är Xiong Shaolin (熊少林) från fokuslaboratoriet för astropartikelfysik.

historia

Den 11 februari 2016 rapporterade forskare från LIGO- gruppen om den första framgångsrika direkta mätningen av gravitationsvågor den 14 september 2015, som genererades när två svarta hål slogs samman (katalognummer GW150914). Strax efter publiceringen, i mars 2016, föreslog Institutet för högenergifysik vid den kinesiska vetenskapsakademien att två satelliter med detektorer för elektromagnetiska signaler kretsar runt jorden vid två motsatta punkter i en identisk bana. Från en höjd av 600 km kunde de två satelliterna sömlöst övervaka rymden med överlappande synfält. I samarbete med LIGO-observatoriet, som använder laserinterferometrar för att mäta gravitationsvågor, skulle satelliterna observera de efterföljande korta högenergihändelserna som gammastrålningsskurar som inträffar när två svarta hål, två neutronstjärnor och möjligen en svart hål sammanfogas med en neutronstjärna. Dessa händelser kallas också "elektromagnetiska motsvarigheter" ( respektive elektromagnetiska motsvarigheter ) för gravitationsvågorna.

En förstudie upprättades och diskuterades vid ett möte i april 2017. Redan då bedömdes projektet positivt av de inbjudna experterna. Den 17 augusti 2017, två veckor efter att den fransk-italienska gravitationsvågdetektorn Jungfrun i Cascina togs i drift igen efter flera års paus , registrerade den tillsammans med de två LIGO-observatorierna i Hanford och Livingston gravitationsvågsignalen GW170817 , som resulterade från sammanslagningen av två neutronstjärnor . Bara 1,7 sekunder senare registrerade rymdteleskopet Fermi gammastrålning sin elektromagnetiska motsvarighet, en gammastråleblixt (katalogbeteckning GRB 170817A) som kommer från en kilonova i galaxen NGC 4993 . Under de följande dagarna observerade totalt 70 observatorier efterglödet av händelsen i synligt ljus såväl som i infraröda , röntgen- och radiovåglängder (katalognamn AT 2017gfo). I en reviderad version av satellitkonceptet föreslog Institute for High Energy Physics nu Jungfrun som en ytterligare partnerinstitution. I november 2017 godkändes det nya konceptet av en expertkommission.

Den slutliga utvärderingen av projektet ägde rum den 19 mars 2018 under ordförande av Wang Chi , chef för National Center for Space Science. Experter från Tsinghua University , Center for Projects and Technologies for the Use of Space , Xinjiang Astronomical Observatory och många andra institutioner kom, efter omfattande samråd, till slutsatsen att GECAM var tekniskt genomförbart, hade ett klart definierat mål och tillvägagångssättet för den samtidiga, hela områdesobservationen med två satelliter avancerade vetenskapen avsevärt. Projektet uppfyllde således finansieringsriktlinjerna, och i december 2018 godkände Vetenskapsakademin sin finansiering från medel från rymdvetenskapens prioriteringsprogram .

I mars 2019 började Institute for High Energy Physics och Innovation Academy for Microsatellites of the Chinese Academy of Sciences i Shanghai bygga en prototyp av nyttolastkupolen under ledning av Wu Ji från Space Science Center. Tester av de elektroniska systemen slutfördes i augusti 2019 och i början av september samma år överlämnades nyttolastkupolen till den kinesiska rymdteknikakademin , där den monterades på en prototyp av satelliten och utsattes för ytterligare tester. Dessa slutfördes framgångsrikt den 4 november 2019. Medan satellitprototypen utsattes för kyla och vakuum vid CAST började byggandet av de utplacerade kupolerna, som slutfördes i maj 2020. Den 14 november 2020 gick en grupp forskare från Institute of High Energy Physics till Xichang Cosmodrome för att genomföra de slutliga testerna innan start.

konstruktion

Var och en av de två satelliterna, som var och en väger 163 kg, och som kretsar runt jorden i en omloppsbana på en höjd av 600 km lutad 29 ° mot ekvatorn, bär en halvklotisk nyttolastkupol med 25 detektorer för gammastrålning och 8 detektorer för laddningsbärare, som bort från jorden . Detektorerna är utformade för ett energiområde från 6  keV till 5 MeV, deras känslighet är 2 −8  erg / cm² / s. Med laserinterferometrarna som observatorierna i Italien och USA använder för att registrera den faktiska gravitationshändelsen är det svårt att bestämma vågernas exakta ursprung. GECAM-satelliterna spelar en avgörande roll här. Genom att fördela sensorerna över kupolens hela yta är det möjligt att lokalisera ursprunget till gammastrålningen, som kort följer gravitationsvågen, med en noggrannhet på 1 °. Med hjälp av en oberoende metod kan forskarna identifiera galaxen där en gravitationsvåghändelse registrerad av LIGO och Jungfru ägde rum. Vid 6 keV är början på det effektiva mätområdet för detektorerna lägre än för GLAST Burst Monitor på Fermi-teleskopet (10 keV) eller Burst Alert-teleskopet på Swift-satelliten (15 keV). Detta gör GECAM perfekt för att observera händelser som gammastrålningsblixten GRB 170817A (se ovan).

När satelliterna registrerar en gammastrålningsblixt informerar de omedelbart Xi'an-satellitkontrollcentret om händelsens tid, riktning och ljuskurva via det kinesiska satellitnavigeringssystemet Beidous kortmeddelande . Xi'an informerade också, via sms-tjänsten, om marksegmentet för projektet i National Center for Space Science. Detta informerar i sin tur Institute for High Energy Physics, som i sin tur informerar observatorier runt om i världen om händelsen via sitt eget nätverk. Några minuter efter att satelliterna har registrerat en gammastrålning informeras vetenskapssamhället och kan följa händelsens glöd i de längre vågområdena i spektrumet under en period av flera dagar. Några timmar senare kommer de exakta datumen för satelliten som först observerade händelsen att publiceras. Efter bra tio timmar följer data jämfört med den andra satelliten.

Vetenskapliga mål

I tillägg till de gammablixtar bör GECAM satelliterna också följa andra motsvarigheter till gravitationsvågor, såsom snabba radioskurar eller högenergetiska neutriner . Forskarna hoppas kunna registrera flera gravitationsvåghändelser per år i samarbete med LIGO och Jungfrun. För optimal användning av satelliterna under den planerade livslängden på tre år vill man dock också hantera röntgenblixtar, pulsar , magnetar , tidvattenstörningar , solfacklor och markbundna gammastrålningsblixtar från Hypernovas .

För första gången sprängde en gammastråle den 20 januari 2021 07:10:49 UTC av GECAM B registrerad parallellt med Fermi Gamma-ray Space Telescope of NASA (7:10:44), en 20 sekund bestående händelse som beteckningen GRB 210120A fick. 60 sekunder senare hade marksegmentet i Peking fått det första kortmeddelandet via Beidou. Under de följande 10 minuterna följde mer data om ljuskurvor etc. som omedelbart vidarebefordrades till de andra observatorierna. Eftersom detta informationssystem visat sig vid detta tillfälle, avser Institute for High Energy Physics och National Center for Space Science att integrera det i Einstein Probe och Enhanced X-ray Timing och Polarimetry X-ray- satelliter, som för närvarande är under utveckling .

Se även

webb-länkar

Individuella bevis

  1. ↑ a b 长征 十一 号 • 引力 波 暴 高能 电磁 对应 体 全天 监测 双星 • 中科院 空间 科学 战略 先导 科技 专项 （二期） 首发 Long • Lång mars-11 • Gravitationsvåg högenergi elektromagnetisk motsvarighet All-sky Övervaka. I: spaceflightfans.cn. 15 november 2020, åtkomst till 8 december 2020 (kinesiska).
  2. ↑ a b c d e Zheng Shijie and Xiong Shaolin: Status of GECAM mission. (PDF; 2,8 MB) I: spaceflightfans.cn. Åtkomst 25 november 2020 .
  3. ↑ a b Fan Quanlin: nuvarande och framtida rymdvetenskapliga uppdrag i Kina. (PDF; 3,9 MB) I: unoosa.org. 25 mars 2019, s. 17 , nås den 25 november 2020 (engelska).
  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, åtkomst till 10 december 2020 (kinesiska).
  5. ↑ a b c 引力 波 暴 高能 电磁 对应 体 全天 监测 器 （GECAM） 科学 目标 通过 评审. I: nssc.cas.cn. 22 mars 2018, nått 25 november 2020 (kinesiska).
  6. ↑ 熊少林. I: ihep.cas.cn. 9 januari 2019, nås 25 november 2020 (kinesiska).
  7. ↑ Benjamin P. Abbott et al.: Observation av gravitationsvågor från en binär Black Hole Fusionen. (PDF; 914 KB) I: dcc.ligo.org. 11 februari 2016, nås 25 november 2020 .
  8. ↑ Gunter Dirk-cancer: GECAM A, B (KX 08A, 08B). I: space.skyrocket.de. Hämtad 27 november 2020 (engelska).
  9. ↑ Lü Pin, Sun Xilei och Xiong Shaolin: En ny gammastrålningsdetektor för gravitationell våg elektromagnetisk motsvarighet All-sky Monitor (GECAM). (PDF; 814 KB) I: indico.ihep.ac.cn. 24 maj 2017, nås den 27 november 2020 .
  10. ↑ Gravitationsvågor och gammastrålar från sammanslagna neutronstjärnor: GW170817 och GRB 170817A. (PDF; 518 kB) I: ligo.org. Hämtad 25 november 2020 .
  11. ↑ GECAM 双星 计划 ： 捕捉 引力 波 高能 辐射 的 天网. I: ihep.cas.cn. 5 juli 2018, nås 25 november 2020 (kinesiska).
  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, åtkomst till 27 november 2020 (kinesiska).
  13. ↑ GECAM 卫星 有效 载荷 试验 分队 及 科学 应用 试验 队 成立 暨 进场 动员 会在京举行. I: ihep.cas.cn. 17 november 2020, åtkomst till 27 november 2020 (kinesiska).
  14. ^ A b Xin Ling: Kina presenterar planer för två nya gravitationsvåguppdrag. I: physicsworld.com. 11 juli 2018, nått 28 november 2020 .
  15. ^ Eli Waxman och John Bahcall: Neutrinos med hög energi från kosmologiska Gamma-Ray Burst Fireballs. I: arxiv.org. 30 januari 1997, nås den 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, åtkomst till 10 december 2020 (kinesiska).
  17. ↑ Xiong Shaolin et al.: GECAM In-Flight Trigger av GRB 210120A. I: gcn.gsfc.nasa.gov. 20 januari 2021, nås den 28 januari 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 januari 2021, nås 28 januari 2021 (kinesiska).