Комптонская гамма-обсерватория
 CGRO развернут в 1991 году. | |
| Тип миссии | Астрономия |
|---|---|
| Оператор | НАСА |
| ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ | 1991-027Б |
| САТКАТ нет. | 21225 |
| Веб-сайт | косск |
| Продолжительность миссии | 9 лет, 2 месяца |
| Свойства космического корабля | |
| Производитель | TRW Inc. |
| Стартовая масса | 16 329 кг (35 999 фунтов) |
| Власть | 2000,0 Вт [1] |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | 5 апреля 1991 г., 14:22:45 UTC |
| Ракета | Космический шаттл Атлантис СТС-37 |
| Запуск сайта | Кеннеди LC-39B |
| Конец миссии | |
| Дата распада | 4 июня 2000 г., 23:29:55 UTC |
| Орбитальные параметры | |
| Справочная система | Геоцентрический |
| Режим | Низкая Земля |
| Эксцентриситет | 0.006998 |
| Высота перигея | 362 километра (225 миль) |
| Высота апогея | 457 километров (284 миль) |
| Наклон | 28,4610 градусов |
| Период | 91,59 минут |
| СТО | 68,6827 градусов |
| Эпоха | 7 апреля 1991 г., 18:37:00 UTC [2] |
| Главные телескопы (четыре) | |
| Тип | Сцинтилляционные детекторы |
| Фокусное расстояние | В зависимости от инструмента |
| Зона сбора | В зависимости от инструмента |
| Длины волн | От рентгеновских лучей до γ-лучей , 20 кэВ – 30 ГэВ ( с 16:00 до 60:00 ) |
| Инструменты | |
| БАТСЕ, ОССЕ, КОМПТЕЛ, ЦАПЛЯ | |
Комптонская гамма-обсерватория ( CGRO ) — космическая обсерватория, обнаруживающая фотоны с энергией от 20 кэВ до 30 ГэВ, находившаяся на околоземной орбите с 1991 по 2000 год. В обсерватории было четыре основных телескопа в одном космическом корабле, охватывающих рентгеновские и гамма-лучи . включая различные специализированные дополнительные инструменты и детекторы. После 14 лет усилий обсерватория была запущена с космического корабля "Атлантис" во время STS-37 5 апреля 1991 года и проработала до схода с орбиты 4 июня 2000 года. [3] Он был развернут на низкой околоземной орбите на высоте 450 км (280 миль), чтобы избежать радиационного пояса Ван Аллена . Это была самая тяжелая астрофизическая полезная нагрузка, когда-либо летавшая в то время, - 16 300 кг (35 900 фунтов).
Стоимостью 617 миллионов долларов. [4] CGRO входила в серию НАСА « Великие обсерватории » вместе с космическим телескопом «Хаббл» , рентгеновской обсерваторией «Чандра» и космическим телескопом «Спитцер» . [5] Это был второй из серии запусков в космос после космического телескопа Хаббл. CGRO был назван в честь Артура Комптона , американского физика и бывшего ректора Вашингтонского университета в Сент-Луисе, получившего Нобелевскую премию за работы, связанные с физикой гамма-лучей. CGRO был построен компанией TRW (ныне Northrop Grumman Aerospace Systems) в Редондо-Бич , Калифорния . CGRO представляла собой результат международного сотрудничества, и дополнительный вклад поступил от Европейского космического агентства и различных университетов, а также от Лаборатории военно-морских исследований США .
Преемниками CGRO являются космический корабль ЕКА INTEGRAL (запущен в 2002 г.), миссия НАСА Swift Gamma-Ray Burst (запущена в 2004 г.), ASI AGILE (спутник) НАСА (запущен в 2007 г.) и космический гамма-телескоп Ферми (запущен в 2008 г.); все остаются в рабочем состоянии по состоянию на май 2023 года.
Инструменты [ править ]
CGRO имел в своем составе четыре прибора, которые охватывали беспрецедентные шесть порядков электромагнитного спектра : от 20 кэВ до 30 ГэВ (от 0,02 МэВ до 30 000 МэВ). Они представлены ниже в порядке возрастания спектрального энергетического покрытия:
ХОЧУ [ править ]
Эксперимент по всплескам и переходным источникам ( BATSE имени Маршалла НАСА ) Центра космических полетов проводил поиск в небе всплесков гамма-излучения (от 20 до >600 кэВ) и проводил исследования всего неба в поисках долгоживущих источников. Он состоял из восьми одинаковых детекторных модулей, по одному в каждом углу спутника. [6] Каждый модуль состоял из детектора большой площади NaI(Tl) (LAD), охватывающего диапазон от 20 кэВ до ~ 2 МэВ, диаметром 50,48 см и толщиной 1,27 см, а также спектроскопического детектора NaI диаметром 12,7 см и толщиной 7,62 см, который расширял возможности верхний энергетический диапазон до 8 МэВ, все окружены пластиковым сцинтиллятором в режиме активного антисовпадения, чтобы запретить большие фоновые скорости, обусловленные космическими лучами и захваченным излучением. Внезапное увеличение скорости LAD активировало режим высокоскоростного хранения данных, детали всплеска считывались телеметрией позже . Всплески обычно обнаруживались примерно по одному в день в течение 9-летней миссии CGRO. Сильный всплеск мог бы привести к наблюдению многих тысяч гамма-лучей за интервал времени от ~0,1 с до примерно 100 с.
ОССЕ [ править ]
Эксперимент по ориентированному сцинтилляционному спектрометру ( OSSE ), проведенный Военно-морской исследовательской лабораторией, обнаружил гамма-лучи, попадающие в поле зрения любого из четырех детекторных модулей, которые можно было наводить индивидуально, и были эффективны в диапазоне от 0,05 до 10 МэВ. Каждый детектор имел центральный кристалл сцинтилляционного спектрометра NaI (Tl) диаметром 12 дюймов (303 мм) и толщиной 4 дюйма (102 мм), оптически соединенный сзади с кристаллом CsI (Na) толщиной 3 дюйма (76,2 мм). аналогичного диаметра, просматриваемого семью фотоумножителями , работающими как фосвич : т.е. события частиц и гамма-излучения сзади производят импульсы с медленным нарастанием времени (~ 1 мкс), которые можно было отличить с помощью электроники от чистых событий NaI спереди. , который давал более быстрые (~0,25 мкс) импульсы. Таким образом, поддерживающий кристалл CsI действовал как активный антисовпадительный щит, запрещая события сзади. Дополнительный экран CsI бочкообразной формы, также в электронном антисовпадении, окружал центральный детектор по бокам и обеспечивал грубую коллимацию, отклоняя гамма-лучи и заряженные частицы по бокам или в большей части переднего поля зрения (FOV). Более точный уровень угловой коллимации обеспечивался коллиматорной решеткой из вольфрамовой планки внутри внешнего ствола CsI, которая коллимировала отклик в прямоугольном поле зрения 3,8° x 11,4° на полувысоте. Пластиковый сцинтиллятор на передней части каждого модуля блокировал заряженные частицы, попадающие спереди. Четыре детектора обычно работали парами по два. Во время наблюдения источника гамма-излучения один детектор проводил наблюдения за источником, а другой слегка отклонялся от источника для измерения уровней фона. Два детектора регулярно менялись ролями, что позволяло проводить более точные измерения как источника, так и фона. Инструменты могли бы вращался со скоростью примерно 2 градуса в секунду.
АККАУНТ [ править ]
Комптоновский телескоп визуализации ( COMPTEL ) Института внеземной физики Макса Планка , Университета Нью-Гэмпшира , Нидерландского института космических исследований и Отдела астрофизики ЕКА был настроен на диапазон энергий 0,75-30 МэВ и определил угол прихода фотонов. с точностью до градуса, а энергия с точностью до пяти процентов при более высоких энергиях. Прибор имел поле зрения в один стерадиан . Для космических гамма-излучений эксперимент потребовал двух почти одновременных взаимодействий в наборе переднего и заднего сцинтилляторов. Гамма-лучи комптоновски рассеивались бы в переднем модуле детектора, где измерялась энергия взаимодействия E 1 , сообщенная электрону отдачи, в то время как комптоновский рассеянный фотон затем улавливался бы в одном из вторых слоев сцинтилляторов сзади, где его полное энергия E 2 будет измерена. Из этих двух энергий, E 1 и E 2 , можно определить угол комптоновского рассеяния, угол θ, а также полную энергию E 1 + E 2 падающего фотона. Также были измерены положения взаимодействий как в переднем, так и в заднем сцинтилляторе. Вектор , V , соединяющий две точки взаимодействия, определял направление на небо, а угол θ относительно этого направления определял конус вокруг V, на котором должен лежать источник фотона, и соответствующий «круг событий» на небе. Из-за требования близкого совпадения между двумя взаимодействиями и правильной задержки в несколько наносекунд большинство режимов фонового образования были сильно подавлены. Из совокупности многих энергий событий и кругов событий можно было определить карту положений источников, а также их потоки фотонов и спектры.
ЦАПЛЯ [ править ]
| Инструменты | |||||||
| Инструмент | Наблюдение | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ЧУДО | 0,02 – 8 МэВ | ||||||
| КОСТИ | 0,05 – 10 МэВ | ||||||
| СЧЕТ | 0,75 – 30 МэВ | ||||||
| ЦАПЛЯ | 20 – 30 000 МэВ | ||||||
Экспериментальный телескоп энергетического гамма-излучения ( EGRET ) измерял положения источников гамма-излучения высокой энергии (от 20 МэВ до 30 ГэВ) с точностью до долей градуса и энергию фотонов с точностью до 15 процентов. EGRET был разработан Центром космических полетов имени Годдарда НАСА , Институтом внеземной физики Макса Планка и Стэнфордским университетом . Его детектор работал на принципе образования электрон- позитронных пар из фотонов высокой энергии, взаимодействующих в детекторе. Следы созданных высокоэнергетических электронов и позитронов измерялись в объеме детектора, а ось V двух возникающих частиц проецировалась в небо. Наконец, их полная энергия была измерена с помощью большого калориметра сцинтилляционного детектора , расположенного в задней части прибора.
Результаты [ править ]
Основные результаты [ править ]
- Прибор EGRET провел первый обзор всего неба при энергии выше 100 МэВ. Используя данные за четыре года, он обнаружил 271 источник, 170 из которых оказались неопознанными.
- Прибор COMPTEL составил карту всего неба. 26
Al (радиоактивный изотоп алюминия ). - Инструмент OSSE завершил наиболее полное обследование галактического центра и обнаружил возможное «облако» антивещества над центром.
- Прибор BATSE в среднем регистрировал одно событие гамма-всплеска в день, всего около 2700 обнаружений. Оно окончательно показало, что большинство гамма-всплесков должно возникать в далеких галактиках, а не поблизости от нашего Млечного Пути , и, следовательно, должно быть чрезвычайно энергичным.
- Открытие первых четырех мягких повторителей гамма-излучения ; эти источники были относительно слабыми, в основном ниже 100 кэВ, и имели непредсказуемые периоды активности и бездействия.
- Разделение гамма-всплесков на два временных профиля: кратковременные гамма-всплески, длящиеся менее 2 секунд, и длинные гамма-всплески, длящиеся дольше.
ГРБ 990123 [ править ]
Гамма-всплеск 990123 (23 января 1999 г.) был одним из самых ярких всплесков, зарегистрированных в то время, и первым гамма-всплеском с оптическим послесвечением, наблюдаемым во время мгновенного гамма-излучения (обратной ударной вспышки). Это позволило астрономам измерить красное смещение 1,6 и расстояние 3,2 Гпк. Объединив измеренную энергию всплеска гамма-лучей и расстояние, можно было определить общую излучаемую энергию при условии изотропного взрыва, что привело к прямому преобразованию примерно двух солнечных масс в энергию. Это окончательно убедило сообщество в том, что послесвечения гамма-всплесков возникают в результате сильно коллимированных взрывов, что значительно снижает необходимый энергетический бюджет.
Разные результаты [ править ]
- Завершение исследования пульсаров и остатков сверхновых . исследования
- Открытие в 1994 году наземных источников гамма-излучения , исходящих из грозовых облаков.
История [ править ]
- Предложение
- Работы начались в 1977 году.
- Финансирование и развитие
- CGRO был разработан для дозаправки и обслуживания на орбите. [8]
- Строительство и испытания
- Запуск и ввод в эксплуатацию
- Запущен 7 апреля 1991 года. Вскоре после запуска были обнаружены проблемы с топливопроводами, что препятствовало частым перезагрузкам на орбите.
- Коммуникации
- Потеря магнитофона с данными и меры по устранению
- Бортовые регистраторы данных вышли из строя в 1992 году, что уменьшило объем данных, которые можно было передать по нисходящей линии связи. Еще одна наземная станция TDRS была построена для сокращения пробелов в сборе данных. [9]
Орбитальный перезапуск [ править ]
Он был поднят на высоту 450 км 7 апреля 1991 года, когда был впервые запущен. [10] Со временем орбита пришла в упадок, и ей потребовалась перезагрузка, чтобы предотвратить вход в атмосферу раньше, чем хотелось бы. [10] Его дважды перезагружали с использованием бортового топлива: в октябре 1993 года с высоты 340 км до 450 км и в июне 1997 года с высоты 440 км до 515 км, чтобы потенциально продлить эксплуатацию до 2007 года. [10]
Сход с орбиты [ править ]
После того, как в декабре 1999 года один из трех гироскопов вышел из строя, обсерваторию намеренно сняли с орбиты. В то время обсерватория еще работала; однако выход из строя другого гироскопа сделал бы сход с орбиты гораздо более трудным и опасным. Несмотря на некоторые разногласия, НАСА решило в интересах общественной безопасности, что контролируемое столкновение с океаном предпочтительнее, чем позволить кораблю случайно упасть самостоятельно. [4] Он вошел в атмосферу Земли 4 июня 2000 года, а несгоревшие обломки («шесть 1800-фунтовых алюминиевых двутавровых балок и детали из титана, включая более 5000 болтов») упали в Тихий океан. [11]
Этот сход с орбиты был первым преднамеренным контролируемым сходом спутника с орбиты НАСА. [12]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ «НАСА – NSSDCA – Космический корабль – Подробности» . nssdc.gsfc.nasa.gov . Проверено 30 апреля 2018 г.
- ^ «НАСА – NSSDCA – Космический корабль – Детали траектории» . nssdc.gsfc.nasa.gov . Проверено 30 апреля 2018 г.
- ^ «Гамма-астрономия в эпоху Комптона: инструменты» . Гамма-астрономия в эпоху Комптона . НАСА/GSFC. Архивировано из оригинала 24 февраля 2009 г. Проверено 7 декабря 2007 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Космический полет сейчас | CGRO Спуск с орбиты | Космический телескоп НАСА направляется к огненному падению в Тихий океан» . spaceflightnow.com .
- ^ Барри Логан: MSFC, Кэти Форсайт: MSFC. «НАСА – Великие обсерватории НАСА» . www.nasa.gov . Архивировано из оригинала 20 августа 2011 г. Проверено 2 ноября 2020 г.
- ^ ПРОГРАММА ГОСТЕВОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЯ БАТСЕ
- ^ «CGRO SSC >> EGRET Обнаружение гамма-лучей с Луны» . heasarc.gsfc.nasa.gov .
- ^ Кауинг, Кейт (14 января 2000 г.). «НАСА готовит планы разрушительного входа в атмосферу, чтобы положить конец миссии Комптонской гамма-обсерватории» . КосмическаяСсылка . Архивировано из оригинала 28 декабря 2023 года.
- ^ «Март 1994 г. - Система удаленного терминала гамма-обсерватории (GRTS) объявлена работоспособной» . НАСА . Март 1994 г. Архивировано из оригинала 28 декабря 2023 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с «CGRO SSC >> Успешная перезагрузка Комптонской гамма-обсерватории» . heasarc.gsfc.nasa.gov . НАСА . 1 августа 2005 г. Архивировано из оригинала 27 ноября 2023 г.
- ^ «Спутник, отмеченный как вымирание, падает в море прямо к цели (опубликовано в 2000 г.)» . Нью-Йорк Таймс . Ассошиэйтед Пресс. 5 июня 2000 г.
- ^ Мрозинский, Ричард Б. (июнь 2001 г.). «Методы оценки поля входного мусора и их применение в Комптонской гамма-обсерватории» . 2001 Симпозиум по механике полета . Управление операций миссии Космический центр имени Джонсона НАСА.
Внешние ссылки [ править ]
- Космический корабль запущен в 1991 году.
- Спутники, ранее вращавшиеся вокруг Земли
- TRW Inc.
- Космический корабль, повторно вошедший в атмосферу в 2000 году.
- Гамма-телескопы
- Центр космических полетов Годдарда
- Космические телескопы
- Космический корабль, запущенный шаттлом
- Программа Великих обсерваторий
- Разрушенный космический корабль