Невидимий всесвіт
Рентгенівська астрономія, яка починалася із супутників для виявлення ядерних вибухів, тепер допомагає розкривати таємниці космосу.
Рентгенівська астрономія - породження ракетно-космічного століття. Вона не могла з'явитися раніше через невблаганні закони фізики. Атмосфера надійно захищає поверхню нашої планети від короткохвильового електромагнітного випромінювання, тому реєстрація рентгенівських квантів позаземного походження можлива лише великих висотах. Рентген найвищих енергій можна виявити за допомогою приладів, розміщених на борту стратостатів, але повністю рентгенівський діапазон відкривається тільки при винесенні апаратури безпосередньо в космічний простір.
На військовій службі
Супутники та телескопи
Uhuru був рентгенівським супутником, але не телескопом. Будь-який гідний цього імені прилад повинен мати оптичну систему, здатну збирати і фокусувати випромінювання, що проходить через апертуру. Нічого подібного на Uhuru не було і близько. Все фокусування полягало в тому, що рентгенівські промені перед попаданням на газорозрядні детектори (фактично ті ж лічильники Гейгера) проходили крізь вузький отвір-коліматор. Ця апаратура добре реєструвала окремі точкові джерела, але не придатна для зйомки протяжних об'єктів.
Обчислення показали, що дзеркало для рентгенівського телескопа повинно бути порожнистою трубкою, що звужується, з параболічною або гіперболічною поверхнею. Рентгенівський промінь входить всередину з боку розтруба і після відбиття виходить із вузького кінця. Ще 1952-го німецький фізик-оптик Ганс Волкер зазначив, що для належного фокусування потрібні дві послідовно встановлені поверхні, що відбивають. В своюЧерга Джіакконі та Россі зрозуміли, що для збільшення чутливості телескопа кожен фокусуючий блок повинен складатися з кількох вкладених один в одного трубкоподібних дзеркал з єдиною центральною віссю. За цією схемою й будують рентгенівські телескопи.
Довгий шлях до "Чандри"
У 1980–1990-ті роки європейські країни, СРСР та Японія відправили до космосу чимало рентгенівських супутників і телескопів (найпотужнішим з них був німецький ROSAT із дзеркалами 80-сантиметрового діаметру, що діяв у 1990–1999 роках). Однак жоден із них не зміг суттєво покращити якість спостережень, зроблених "Ейнштейном". Астрономії XXI століття був необхідний інструмент, що має значно ширші можливості. Саме тому в 1976 році Джіакконі і його колега Харві Тананбаум направили в NASA нові пропозиції щодо цього. Цього разу у Вашингтоні виділили кошти на їх вивчення, і проект набув офіційного статусу.
На момент запуску "Чандри" в небесах працювали (або вже вийшли у відставку) два десятки космічних апаратів, призначених для реєстрації рентгенівського випромінювання. Однак нова обсерваторія відразу ж довела, що вона в змозі працювати як мінімум у 50 разів краще за будь-якого зі своїх попередників. Її камера високої роздільної здатності дає можливість отримувати якісні зображення з точністю до 0,5 кутової секунди – це приблизно 1/60 кутового розміру повного Місяця. І в цьому "Чандра" досі не має рівних (наприклад, європейський рентгенівський телескоп "Ньютон", запущений чотирма місяцями пізніше, надає дозвіл у 5–14 кутових секунд).
У фокальній площині телескопа розміщено два прилади – камера високої роздільної здатності та спектрометр. Детуючий пристрій камери являє собою дві пластини завбільшки з листівку, на яких знаходиться по 69млн. найтонших трубочок зі свинцевого скла. Удари рентгенівських квантів вибивають їх електрони, які прискорюються електричним полем і породжують електронні зливи. Реєстрація цих сигналів дозволяє визначити скільки квантів падає на кожну трубочку, і на цій основі комп'ютер формує зображення об'єкта. У спектрометрі задіяні чутливі ПЗЗ-матриці, які не тільки "малюють" картинки, але й вимірюють енергію випромінювання. Для більшої точності телескоп оснащений двома дифракційними спектрометрами, один із них працює в діапазоні від 80 еВ до 2 кеВ, а другий – від 400 еВ до 10 кеВ. Отримана інформація зберігається в цифровій пам'яті та періодично надсилається на Землю. Незважаючи на велику кількість приладів, станція вагою 4,8 т споживає за земними мірками не так багато енергії – дві трипанельні напівпровідникові сонячні батареї забезпечують її потужністю 2350 Вт.