Запуск Einstein Probe планируется в декабре 2023 года на ракете Long March 2C («Чанчжен 2В») с космодрома Сичан в Китае. Спутник будет вращаться вокруг Земли по круговой низкой орбите высотой 600 км с наклонением орбиты 29 градусов.
Задача миссии — мониторинг Вселенной в рентгеновском свете. Срок работы космического аппарата будет составлять три года работы с возможностью продления еще на два года.
В отличие от других рентгеновских миссий XRISM и Athena, которые имеют более высокое спектральное и пространственное разрешение, но ограниченное поле зрения, новый тип оптики, используемый на Einstein Probe, обеспечивает большее поле зрения. На трех орбитах вокруг Земли зонд «Эйнштейн» способен наблюдать почти все ночное небо.
Новая технология «глаз омара», используемая на борту зонда «Эйнштейн», была протестирована астрономическим устройством Lobster Eye Imager for Astronomy (LEIA), запущенным в 2022 году на спутнике SATech-01 CAS. LEIA уже выполнила две свои основные задачи: орбитальную проверку работоспособности микропористой оптики и технологии детекторов, а также исследование процедуры орбитальной калибровки широкоугольного рентгеновского фокусирующего телескопа. LEIA имеет такую же настройку инструментов, как и один из двенадцати модулей WXT на зонде «Эйнштейн».
Используя свое большое поле зрения, зонд «Эйнштейна» cможет одновременно наблюдать за огромной частью Вселенной. В ходе трехлетней миссии систематические исследования приведут к открытию рентгеновских лучей от компактных объектов, поглощающих окружающий материал, таких как черные дыры и нейтронные звезды. Зонд «Эйнштейна» также будет обнаруживать свет от гамма-всплесков, сверхновых, вспышек других звезд и событий в Солнечной системе, таких как излучение комет.
Некоторые сверхмассивные черные дыры называются спящими, потому что до сих пор от них не обнаружено никакого света. Однако гравитация этих черных дыр может быть достаточной, чтобы разорвать близлежащие звезды, заставляя их ярко сиять в рентгеновском свете. Einstein Probe будет искать рентгеновские лучи, испускаемые во время так называемых приливных разрушений, обнаруживать эти дремлющие и труднообнаружимые черные дыры и изучать, как на них падает материя.
Когда два массивных объекта, таких как две нейтронные звезды или нейтронная звезда и черная дыра, сталкиваются, они создают волны в структуре самого пространства-времени и излучают свет во всем спектре, включая рентгеновские лучи. Несколько детекторов на Земле способны измерять гравитационные волны, когда они проходят мимо, но измерения не дают полной картины свойств задействованных массивных тел. Зонд Эйнштейна будет искать рентгеновский свет от событий слияния и помогать находить массивные тела и изучать их свойства.
Миссия мониторинга Вселенной в рентгеновском свете осуществляется в партнерстве между Китайской академии наук (CAS), Европейским космическим агентством (ESA) и Институтом внеземной физики Макса Планка (MPE).
Каждый из участников сделал свой вклад в миссию. Например, ESA оказало поддержку в тестировании и калибровке детекторов и оптических элементов широкопольного рентгеновского телескопа, одного из двух научных инструментов, а также помогло разработать и протестировать узел зеркала и отклонитель электронов для последующего рентгеновского телескопа, другого научного инструмента. На протяжении всей миссии наземные станции ЕКА будут использоваться для загрузки данных с космического корабля.
MPE предоставляет оборудование и свои испытательные мощности, с одной стороны, в рамках европейского вклада ESA в проект Einstein Probe, который включает в себя оптику FXT и рентгеновские испытания модулей WXT. С другой стороны, MPE самостоятельно поставляет ПЗС-модули для камеры фокальной плоскости FXT и запасное зеркало для второй камеры FXT.
Космический корабль и приборы
Общая масса спутника составляет 1450 кг, размеры - 3 на 3,6 метра. Зонд Эйнштейна оснащен двумя научными рентгеновскими телескопами. Широкоугольный рентгеновский телескоп (WXT) использует оптику «глаз омара», а дополнительный рентгеновский телескоп (FXT) представляет собой телескоп типа Wolter-I.
Сотни тысяч квадратных трубок в широкоугольном рентгеновском телескопе WXT направляют рентгеновские лучи на CMOS-детектор света. На детекторе рентгеновские лучи создают изображение в форме «плюса». Большим преимуществом этой новой технологии является то, что поле зрения телескопа можно расширять практически до бесконечности. WXT состоит из 12 модулей, вместе создающих обзор площадью 3600 квадратных градусов.
Дополнительный рентгеновский телескоп (FXT) — это более классический рентгеновский телескоп типа Wolter-I. Прибор состоит из двух одинаковых блоков, каждый из которых имеет зеркальный модуль, состоящий из 54 позолоченных оболочек. FXT компенсирует свое узкое поле зрения гораздо более высоким разрешением и гораздо большей светосилой, что делает его отличным инструментом для оттачивания источников рентгеновского излучения, обнаруженных с помощью широкоугольного обзора WXT. Тепловая перегородка на конце телескопа помогает стабилизировать температуру зеркала и защищает инструмент от рассеянного рентгеновского света от отражений зеркала.
