Cele misji
- Badanie obiektów astronomicznych znajdujących się poza naszą Galaktyką
- Synteza jądrowa w gwiazdach (np. wybuchy gwiazd supernowych)
- Struktura galaktyk
- Centrum Galaktyki
- Poznanie źródeł wysokoenergetycznego promieniowania kosmicznego
Aparatura naukowa
- spektrometr SPI
- teleskop IBIS.
Każdy z tych przyrządów charakteryzuje się dobrą rozdzielczością zarówno spektralną jak i kątową, ale zostały one inaczej zaprojektowane – tak, aby ich możliwości uzupełniały się i aby uzyskać dużą dokładność pomiarów. Przyrządy te są wspomagane przez 2 systemy monitorujące, które prowadzą obserwacje w pasmach energii promieniowania optycznego i X:
- monitor JEM-X promieniowania X
- monitorująca kamera optyczna OMC.
Spektrometr, teleskop i JEM-X pracują jak teleskopy kodowane maską. Technika kodowanej maski jest kluczem umożliwiającym uzyskanie zobrazowania, które jest wyjątkowo ważne w oddzieleniu i zlokalizowaniu źródeł promieniowania. Daje także możliwość prawie bezbłędnego wydzielenia tła, ponieważ dla każdego kierunku, pixele w detektorze mogą być traktowane jako rozdzielone na dwie przeplatające się zestawy, jedne umożliwiające śledzenie źródła, drugie dla których strumień promieniowania jest blokowany przez elementy nieprzezroczystej maski. Ten ostatni układ daje dokładny pomiar aktualnego tła dla zestawu pierwszego wykonany w identycznych warunkach.
Aparatura naukowa była integrowana i testowana oddzielnie, a następnie podłączona do statku kosmicznego. Interfejsy satelity zostały zaprojektowane maksymalnie prosto, aby zredukować stopień złożoności systemu, zaoszczędzić czas i koszty.
Statek kosmiczny składa się z modułu sterującego zawierającego wszystkie podsystemy statku oraz modułu z aparaturą naukową. Moduł sterujący jest identyczny dla dwóch misji naukowych ESA: Integral i XMM. Bardzo ważną rzeczą jest tutaj prostota interfejsów pomiędzy modułem sterującym i aparaturą. Połączenia elektryczne są zredukowane do linii zasilania i obsługi danych (data handling). Podejście modularne pozwala na równoległe opracowanie, zmontowanie, integrację i testy każdego modułu.
Start i orbita
INTEGRAL (o całkowitej masie około 4 ton) został wyniesiony na orbitę na rosyjskiej rakiecie PROTON 17 października 2002 o godz.04:41 czasu UTC. Wybrano orbitę geosynchroniczną o dużym mimośrodzie i wysokim perygeum, aby zapewnić długi czas nieprzerwanych obserwacji przy stałym tle i z dala od dodatkowych źródeł promieniowania (pasma radiacyjne elektronów i protonów). Początkowe parametry orbity były następujące: orbita 72 godzinna o nachyleniu 51.6 stopni, wysokość perygeum 10 000 km i wysokość apogeum 153 000 km. W ciągu 5 lat misji wysokość perygeum zwiększyła się do 13 000 km, a nachylenie orbity do 85°.
Ze względu na wpływ promieniowania tła w detektorach wysokiej energii, obserwacje naukowe są prowadzone na wysokości ponad 40 000 km. Oznacza to, ze prawie 90% czasu spędzanego na orbicie może być wykorzystane na obserwacje naukowe. Pokładowy monitor promieniowania cząstkowego pozwala oszacować promieniowanie miejscowe dla aktualnego położenia satelity. W przypadku niskiego tła, również są możliwe obserwacje na wysokości poniżej 40 000 km.
W listopadzie 2007 Komitet Naukowy ESA zatwierdził przedłużenie misji INTEGRAL do końca grudnia 2012 roku. (Początkowo misja zaplanowana była na 2 lata pracy nominalnej z możliwością przedłużenia jej o dalsze 3 lata – czyli do końca 2007 roku.)
IBIS jest nazwą eksperymentu międzynarodowej misji INTEGRAL (INTErnational Gamma RAy Laboratory) przygotowanej przez ESA. Celem projektu było zbudowanie fragmentu teleskopu gamma IBIS, a dokładnie opracowanie i wykonanie bloku elektroniki VEB (Veto Electronics Box) dla systemu antykoincydencji dla tego przyrządu. Projekt został zrealizowany pod kierunkiem mgr inż.Piotra Orleańskiego przy współpracy z:
17 października 2002 o godz.6:41 czasu środkowoeuropejskiego (CEST) satelita INTEGRAL z aparaturą naukową został pomyślnie wyniesiony na orbitę okołoziemską. ESA ogłosiła, że to kosmiczne obserwatorium działa znakomicie.
Instrumenty na pokładzie były testowane m.in. w czasie obserwacji najsłynniejszego obiektu zawierającego czarną dziurę o masie ok.10 mas Słońca, Cygnus X-1 w gwiazdozbiorze Łabędzia, odległego o ok.6 tys.lat świetlnych.
INTEGRAL obserwował również błyski gamma dochodzące z głębi kosmosu, a powstające przy eksplozji gwiazd przekształcajacych się w czarne dziury. Jeden z takich potężnych błysków został zlokalizowany z dokładnością do pół minuty. Jest to niezmiernie ważny wynik, który pozwolił na bardzo szybkie skierowanie w kierunku błysków innych instrumentów pomiarowych znajdujących się na satelicie.
Po pięciu latach pracy satelita spisuje się doskonale. Decyzją Komitetu Naukowego ESA w grudniu 2007 misja INTEGRAL została przedłużona do 2010 roku. W analizie danych zbieranych podczas misji uczestniczy również grupa polskich naukowców.
IBIS to teleskop posiadający możliwość przestrzennej i spektralnej analizy promieniowania gamma. Jest drugim co do wielkości przyrządem umieszczonym na satelicie INTEGRAL. Największym przyrządem jest SPI – spektrometr, konstrukcja o masie prawie półtorej tony, optymalizowana ze względu na dobrą rozdzielczość spektralną.
IBIS, o masie około 600 kg jest teleskopem, optymalizowanym ze względu na rozdzielczość kątową. Jego dwa podstawowe bloki to dwie warstwy (matryce) kryształów: jedna z CdTe (nazwana ISGRI) i druga z CsI (nazwana PICSIT). Obie są zespolone z matrycami detektorów i elektroniką towarzyszącą. Interesujące z punktu widzenia eksperymentu promieniowanie gamma będzie ogniskowane na warstwach kryształów w znajdujących się przed nimi układach maski i kolimatora. Sygnały z detektorów będą analizowane w dostarczonym przez ESA komputerze pokładowym. Sytuację komplikuje fakt, że sygnały te generowane będą w odpowiedzi na promieniowanie gamma dochodzące do warstw kryształów tak z kierunku na wprost (interesujący z punktu widzenia fizyki kąt wynosi około 12 stopni) jak i ze wszystkich innych, niepożądanych kierunków. Te niepożądane z punktu widzenia eksperymentatorów impulsy powinny być ignorowane w procesorze pokładowym, lub jeszcze lepiej – w ogóle do niego nie dochodzić. Zadanie eliminacji impulsów niepożądanych jest właśnie realizowane w układzie VETA. Będzie to po prostu dodatkowa warstwa (albo dokładniej mówiac osłona) wykonana z kryształu BGO, otaczająca warstwy CdTe oraz CsI ze wszystkich stron prócz czołowej. Promieniowanie gamma dochodzące z tych niepożądanych kierunków będzie generowało w BGO impulsy świetlne, które detekowane przez fotopowielacze VETA służą do blokowania wyjść detektorów właściwych.
W skład układu VETA wchodzą więc trzy główne bloki: kryształy BGO, układy fotopowielaczy i elektronika przetwarzająca impulsy z fotopowielaczy na właściwe sygnały VETA. Część VETA wykonywana w CBK (VEB) to właśnie elektronika przetwarzająca impulsy z fotopowielaczy, zasilanie całego VETA jego interfejsy z pozostałymi blokami IBISa oraz INTEGRALa.
W 1999 roku do pierwszej integracji z kompleksem IBIS i satelitą został oddany model inżynieryjny bloku VEB EM. Blok ten przeszedł pomyślnie wszystkie testy i dostał bardzo dobrą ocenę konsorcjum INTEGRAL.
Jesienią 2000 zostały zakończone testy modelu kwalifikacyjnego VEB QM.
W grudniu 2000 oddany został do Włoch model lotny VEB FM. W 2001 w LABENIE (pod Mediolanem) odbyły się testy funkcjonalne przyrządu z całym kompleksem IBIS, a następnie w ALENIA Spazio w Turynie nastąpiła pełna integracja systemu z satelitą.
W maju 2002 zostały zakończone w ESTEC w Holandii ostatnie testy aparatury z satelitą INTEGRAL.
17 października 2002 o godz.6:41 czasu środkowoeuropejskiego (CEST) satelita INTEGRAL z aparaturą naukową został pomyślnie wyniesiony na orbitę okołoziemską.
