Organisaatio | NASA |
---|---|
Ohjelmoida | Suuret observatoriot |
Ala | Gammasäteen tutkimus |
Muut nimet | CGRO |
Tuoda markkinoille | 5. huhtikuuta 1991 klo 14.23 UT |
Launcher | Atlantis |
Tehtävän loppu | 4. kesäkuuta 2000 |
COSPAR-tunniste | 1991-027B |
Sivusto | cossc.gsfc.nasa.gov |
Massa käynnistämisen yhteydessä | 16,329 kg |
---|
Kiertorata | Matalan maan kiertorata |
---|---|
Periapsis | 362 km |
Apoapsi | 457 km |
Aika | 90 minuuttia |
Kaltevuus | 28,5 ° |
Tyyppi | Useita gamma-tuikeantureita |
---|---|
Aallon pituus | Gammasäteet |
BAT | 8 gamma-ilmaisinta 20 keV-1 MeV |
---|---|
OSSE | 100 keV-10 MeV -ilmaisin |
COMPTEL | 1-30 MeV -ilmaisin |
JALOHAIKARA | 20 MeV-30 GeV -ilmaisin |
Compton-satelliitti (CGRO) on avaruusobservatorio on γ säteitä kehittämä NASA . Se on yksi Yhdysvaltain avaruusjärjestön 1980-luvulla kehittämistä Suurten observatorioiden ohjelman neljästä avaruusteleskoopista , jotka käsittelevät tähtitieteen ja astrofysiikan pääkysymyksiä . Se asetetaan kiertoradalle Atlantis-avaruussukkula (operaatio STS-37 ), 5. huhtikuuta 1991ja massa lähes 17 tonnia. Lanseeraushetkellä se oli kaikkien aikojen raskain astrofysiikan satelliitti. Compton Gamma-Ray-observatorio ja sen neljä instrumenttia, jotka kattavat hyvin laajan energiaspektrin välillä 20 keV - 30 Gev, on ensimmäinen gamma-observatorio, joka tarkkailee koko taivasta ja tarjoaa vertaansa vailla olevaa tarkkuutta. Compton Gamma-Ray Observatory tuottaa lukuisia tuloksia, jotka oikeuttavat gamma-tähtitieteen panoksen. Erityisesti se suorittaa laskennan gammasädepurskeista käyttäen BATSE-instrumenttia, mikä mahdollistaa gammasädepurskeiden ekstragalaktisen alkuperän osoittamisen . Yhdeksän vuoden käytön jälkeen Compton Gamma-Ray-observatorio, jonka toiminta heikkeni gyroskoopin katoamisen jälkeen, tuhoutui tarkoituksellisesti palatessaan ilmakehään 4. kesäkuuta 2000.
Vuonna 1970-luvun puolivälissä Yhdysvaltain avaruusjärjestö NASA, kehitetty kolme tilaa observatorioissa - HEAO-1 (käynnistetty vuonna 1977), HEAO-2 (1978) ja HEAO-3 (1979) - omistettu havainto röntgenkuvat. Ja gamma . Vuonna 1977 NASA ilmoitti suurten observatorioiden ohjelman osana kokonaan gammasäteilylle omistetun observatorion kehittämisestä . Tämä sisältää 4 Hubble tehtäviä (käynnistettiin 1990) havaintoja on näkyvän spektrin ja lähellä ultravioletti , Chandra (1999) ja pehmeä röntgensäteitä , Spitzer ja infrapuna (2003) ja Gamma-Ray tarkkailuelimen gammasäteilyn ja kova röntgenkuvat . Gamma-Ray-observatorion tehtävän kehittäminen on uskottu Goddardin avaruuslentokeskukselle , NASA: n laitokselle, joka vastaa astrofysikaalisista tehtävistä . Avaruuden observatorio kehitettiin hyödyntämällä 1980-luvun teknisiä läpimurtoja ilmaisimien alalla.
14 vuoden kehityksen jälkeen Compton Gamma-Ray Observatory asetettiin kiertoradalle Atlantis-avaruussukkula (operaatio STS-37 )5. huhtikuuta 1991. Pidentää käyttöikää Gamma-Ray seurantapalvelu, avaruussukkula kiipeää poikkeuksellisesti työ korkeudessa avaruusobservatorio (450 km: n päässä , jossa on inklinaatio 28,5 °). Observatorio pudotettiin operaation kolmantena päivänä, mutta kahden astronautin piti suorittaa avaruuskävely avatakseen suuren vahvistuksen antennin, joka kieltäytyi asettamasta. Sitten käyttöön otettu avaruusobservatorio kastettiin Compton-satelliitti kunniaksi Arthur Compton , Nobelin fysiikan hänen työstään gammasäteilyä. Operaation tulisi kestää kaksi vuotta ja pidentää sitä mahdollisesti yhdellä vuodella. Instrumentit toimivat lopulta 9 vuoden ajan.
Heti kun se käynnistetään, NASA päättää, että satelliitti suorittaa hallitun ilmakehään paluun elämänsä lopussa riskien välttämiseksi, koska sen koon (16 tonnia) vuoksi jotkut satelliitin palaset saattavat saavuttaa maan. Joulukuussa 1999 yksi satelliitin kolmesta gyroskoopista hajosi ja NASA: n insinöörit päättivät laukaista ilmakehään palaamisen odottamatta uutta vikaa. Toukokuun lopussa Compton Gamma-Ray Observatory -moottorin moottorit ammuttiin neljä kertaa laskeakseen kiertoradansa 148 km: n korkeudelle . Satelliitti palasi hallitusti takaisin ilmakehään 4. kesäkuuta 2000, ja sen roskat syöksyivät Tyynellemerelle noin 4000 km Havaijista kaakkoon .
Operaation tavoitteet määritellään Yhdysvaltain kansallisen tiedeakatemian tähtitieteen ja avaruusastrofysiikan komitean suositusten perusteella :
Compton Gamma-Ray Observatory oli tuolloin kaikkien aikojen suurin tieteellinen satelliitti , jonka massa oli yli 16 tonnia. Tämä on jaettu kuuteen tonniin hyötykuormalle , 8 tonniin rakenteelle ja 1,9 tonniin ponneaineita käyttövoimalle. Satelliitin rungon tilavuus on 7,7 x 5,5 x 4,6 m . Sen aurinkopaneelit, jotka oli kerran otettu käyttöön, antavat sille 21 metrin siipiväli. Instrumentit on sijoitettu alustalle siten, että niiden näkökenttään ei tule esteitä. Käynnistämistä varten Compton Gamma-Ray-observatorio vie noin puolet Yhdysvaltain avaruussukkulan lastiruumasta . Propulsiojärjestelmä koostuu 4 rakettimoottorista, joiden työntövoima on 440 Newtonia kiertoradan korjaamiseen ja 8 22 Newtonin työntövoimaa, joita käytetään suunnanohjaukseen. Kaikki nämä moottorit polttavat neljään säiliöön varastoitua hydratsiinia . 16 tonnin pitäisi antaa observatorion pysyä kiertoradallaan 6-10 vuotta. Tärkein kulutuksen lähde liittyy kiertoradan heikkenemiseen jäännösradan aiheuttaman vastuksen takia.
Satelliitti on vakautettu 3 akselille ja instrumentit on suunnattu 0,5 ° tarkkuudella. Compton Gamma-Ray Observatorion suunta ja liikkeet määritetään 3 kiinteän päätähtinähtävyyden avulla , inertiayksikkö, joka käsittää 4 gyroskooppia sekä karkeita ja hienoja aurinkokeräimiä . Suunnan muuttamiseksi avaruuden observatoriossa on 4 reaktiopyörää ja viimeisenä keinona (pyörän kylläisyys) propulsiojärjestelmä. Normaalissa toimintatilassa satelliitti pitää instrumentit osoitettuna valittuun kohteeseen. Televiestintäjärjestelmä perustuu Solar Maximum Mission- ja Landsat 4- ja 5- satelliittien järjestelmiin . Tämä toimii S-kaistalla ja sisältää 1,52 metrin halkaisijaltaan suuren vahvistuksen parabolisen antennin ja kaksi matalan vahvistuksen antennia. Tieteellistä tietoa siirretään nopeudella 256 - 512 kilobittiä sekunnissa NASA: n TDRS-välityssatelliittien kautta tai 32 kilobittiä / s suoraan maa-asemille. Tilaukset vastaanotetaan nopeudella 1 tai 125 kilobittiä / s. Sähkövirta saadaan aurinkopaneeleista, jotka on taitettu harmonikaksi laukaisun yhteydessä ja sijoitettu kiertoradalle. Nämä, joiden kokonaispinta-ala on 37 m², tuottavat 4300 wattia tehtävän alkaessa, kun taas observatorio tarvitsee 2000 wattia. Energia varastoidaan kuuteen nikkelikadmiumakkuun , joiden kapasiteetti on 50 ampeerituntia .
Compton Gamma-Ray Observatoriossa on neljä instrumenttia, jotka kattavat ensimmäisen kerran koko suuren energian sähkömagneettisen spektrin ( 20 keV - 30 GeV ), toisin sanoen yli 6 suuruusluokkaa taajuudessa , aallonpituudessa tai energiassa . Instrumentit on kuvattu alla kasvavassa energian järjestyksessä.
BATBATSE ( Burst and Transient Source Experiment ) havaitsee matalan energian gammasäteilyä ( 20 keV - 1 MeV ) ja lyhytaikaisia gammapurskeita . Instrumentti koostuu kahdeksasta tuikeantureista , joista kukin on sijoitettu satelliitin kulmaan (jolla itsessään on likimääräinen suuntaissärmiön muoto ). Tämän kokoonpanon avulla satelliitti voi skannata jatkuvasti koko näkyvää taivasta (lukuun ottamatta maapallon tukkeutumista). Ilmaisimien näkökenttä on päällekkäinen, mikä sallii gammasädepurkauksen näkymisen samanaikaisesti neljällä ilmaisimella. Koska vaikutus vaikuttaa signaalin voimakkuuteen, tämä järjestely mahdollistaa lähteen sijainnin määrittämisen 3 °: n tarkkuudella voimakkaimmille gammasäteilyille. Kukin ilmaisin käyttää kahta tuikkijalla perustuu kiteitä ja natriumjodidia muuntaa gammasäteilyä silmiinpistävää näkyvän valon . Valomonistinputkea on käytetty analysoimaan tuotettu valo. Gammasäteiden saapumissuunta määritetään vertaamalla gammasäteiden saapumisaikoja eri ilmaisimiin (tästä on etu pitää ne mahdollisimman kaukana toisistaan sijoittamalla ne satelliitin kulmiin).
Kukin ilmaisimista sisältää kaksi tuikea. Suuri LAD ( Large Area Detector ) (kaaviossa B) on levy, jonka halkaisija on 51 cm ja paksuus 1,3 cm. Se on optimoitu lyhyiden ja matalien intensiteettien havaitsemiseen painottaen sen herkkyyttä ja saapumissuunnan mittaamista. Kolme fotokerrointa ( kaaviossa C ) vahvistavat syntyvää valonsäteilyä. LAD: n eteen sijoitettua muovista scintillaattoria ( kaaviossa A ) käytetään satunnaisuuden estojärjestelmänä varautuneiden hiukkasten aiheuttaman taustamelun eliminoimiseksi.
SD ( spektroskopiatunnistin ) on optimoitu tapahtumiin, joihin liittyy suurempi määrä fotoneja, jotta spektroskooppiset mittaukset voidaan tehdä . Pieni koko ( kaaviossa D ), sen avulla voidaan mitata laajempi energiaspektri paremmalla resoluutiolla. Gammasädepurskeen havaitsemiseksi upotettu ohjelmisto analysoi kunkin kahdeksan ilmaisimen tuottamien fotonien lukumäärän eri aikaväleillä (64 ms, 256 ms ja 1024 ms) ja vertaa sitä taustameluun.
OSSEOSSE ( Oriented Scintillation Spectrometer Experiment ), jonka on kehittänyt Naval Research Laboratory havaitsee gammasäteilyä, jonka energia on välillä 100 keV ja 10 MeV . Se sisältää neljä phoswich-ilmaisinta (voileipä NaI (Ti)) ja CsI (Na)) tuikea . Kunkin ilmaisimen yksilöllistä suuntaa voidaan muuttaa tasossa. Tätä toimintoa käytetään toisaalta taustamelun mittaamiseen (tämä arvioidaan poistamalla instrumentti objektiivista 2 minuutin ajaksi) ja toisaalta pitämään instrumentti osoitettuna tiettyä kohdetta kohti liikkeen aiheuttamasta suuntauksen muutoksesta huolimatta satelliitista kiertoradallaan. 33 cm: n halkaisijaltaan oleva ilmaisin koostuu 10,2 cm: n paksuisesta NaI (Ti) -kiteestä, joka on optisesti kytketty 7,6 cm: n paksuuteen CsI (Na) -kiteeseen. Muodostuneet fotonit monistetaan seitsemällä halkaisijaltaan 8,9 cm: n fotokerroinputkella, jotka saavuttavat 8%: n spektritarkkuuden 0,661 MeV: ssä. Volframi metalliseos kollimaattori rajoittaa näkökentän suorakulmainen ikkuna 3,8 x 11,4 ° koko energia spektrin. Kunkin fosfori-ilmaisimen aukko on peitetty varautuneella hiukkasilmaisimella (CPD), joka koostuu 55,8 cm leveästä ja 6 mm paksuisesta muovisesta tuikelähteestä, joka on yhdistetty neljään 5,1 cm pituiseen valomonistinputkeen. Halkaisija, joka mahdollistaa taustan aiheuttamien havaintojen hylkäämisen melua. Kollimaattori ja phoswich-ilmaisin on kapseloitu rengasmaiseen koteloon, joka muodostuu tuikelasista, joka on valmistettu NaI (Ti) -kidestä, jonka paksuus on 8,5 cm ja pituus 34,9 cm, mikä myös myötävaikuttaa sattumien estoon.
COMPTELMax-Planck-instituutin kehittämä COMPTEL ( Imaging Compton Telescope ) havaitsee gammasäteilyä, jonka energia on välillä 1-30 MeV. Se voi määrittää saapumiskulman yhden asteen sisällä ja suurenergisten fotonien energian 5 prosentin sisällä. Sen ilmaisimet mahdollistavat taivaan osan gammakuvan rekonstruoinnin. COMPTEL koostuu kahdesta 1,5 metrin päässä toisistaan olevasta ilmaisimista, joihin gammasäteet iskeytyvät peräkkäin. Ylempi detektoriryhmä koostuu nestetuikeaineesta ja alempi natriumjodidikiteiden detektori .
JALOHAIKARAEGRET ( energinen gammasäde-kokeellinen teleskooppi ) mittaa gammalähteitä korkeimmilla energioilla ( 20 MeV - 10 GeV ) paikantamalla lähde asteen murto-osan tarkkuudella ja arvioimalla energia lähimpään 15%: iin. EGRET on Goddardin avaruuslentokeskuksen , Max-Planck-instituutin ja Stanfordin yliopiston yhteistyön tulos . Hiukkasilmaisin on kipinä kammio , joka havaitsee tuottamiseksi, elektroni - positronin pari , kun gamma-säde kulkee kaasua, joka täyttää sen. Kalorimetri käyttäen NaI (Ti) tuikelevyn asetetaan kammioon mahdollistaa energian säde voidaan määrittää hyvällä tarkkuudella. Instrumentti on suljettu sattumanvastaiseen kupoliin, joka hylkää varatut hiukkaset taustamelusta. Gammasäteen alkuperä määritetään kahdella kerroksella 16 lentoaikaa käyttävää tuiketta. Toinen tuikekammio, joka sijaitsee kahden tuikekerroksen välissä, mahdollistaa elektronin liikeradan seuraamisen ja tarjoaa lisätietoja, erityisesti hiukkasen energiasta. Gammasäteen energia määräytyy suurelta osin neliönmuotoisella tuikella (76 x 76 cm), joka koostuu NaI (Ti) -kiteistä ja sijaitsee lentoaikana toimivien tuikesinteraattorien alla.
Kaavio BATSE- laitteesta : A Ionisoidut hiukkasetunnistimet, B Suuri tuikettelija , C Valokerroinputket, D Pieni tuikea.
Kaavio OSSE- laitteesta : A Ilmaisimet (4), B Suuri tuiketoiminta, C Suuntausmoottorit, D Varautuneiden hiukkasten hallinta, E Kiertoakseli, F Rakenne, H Liitäntäkortti satelliitin kanssa - I Optinen kohdistuskuutio, J Keskuselektroniikka, K Lämpösuojaus, L- suuntainen moottorielektroniikka, 1 ladattu hiukkasetunnistin, 2 ilmaisimen tuki (2), 3 NaI-rengassuojus (4), 4 ja 5 Phoswich-ilmaisinta (NaI, CsI), 6 magneettisuojakupu, 7 Phoswich-valokerroinputkea, 8 rengas kilpi valomonistinputket, 9 Magneettinen suojus, 10 Charged hiukkasilmaisimen valomonistinputket, 11 HVPS, 12 LVPS, 13 Cavity täynnä Cobalt60, 14 Kollimaattorin.
BATSE: n havaitsemat gammasädepurkaukset: niiden tasainen jakautuminen sulkee pois niiden lähteen rajoittumisen galaksimme (Linnunrata), joka sijaitsee kartan päiväntasaajalla.
Egretin mittaamat yli 100 MeV : n gammapäästöt. Kirkas viiva vastaa Linnunradaa.
COMPTELin kuvaama Auringon gammasäteily.
Avaruusalalla vuonna 2004 käynnistetyt Swift- satelliitit ja vuonna 2008 käynnistetty Fermi Gamma-ray-avaruusteleskooppi (GLAST) ovat Comptonin gammasäteilyn observatorion seuraajia . Maalla High Energy Stereoscopic System (HESS) on ensimmäinen oikea teleskooppi (joka pystyy tuottamaan kuvia astrofysikaalisista lähteistä riittävän korkean kulmatarkkuustehon ansiosta ), joka toimii tällä aallonpituusalueella.