Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из CGRO )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Гамма-обсерватория Комптона
CGRO s37-96-010.jpg
CGRO развернута в 1991 г.
Тип миссииАстрономия
ОператорНАСА
COSPAR ID1991-027B
SATCAT нет.21225
Интернет сайтcossc .gsfc .nasa .gov
Продолжительность миссии9 лет, 2 месяца
Свойства космического корабля
ПроизводительTRW Inc.
Стартовая масса17000 кг (37000 фунтов)
Мощность2000,0 Вт [1]
Начало миссии
Дата запуска5 апреля 1991 г., 14:22:45  UTC ( 1991-04-05UTC14: 22: 45Z )
РакетаСпейс Шаттл Атлантис
СТС-37
Запустить сайтКеннеди LC-39B
Конец миссии
Дата распада4 июня 2000 г., 23:29:55  UTC ( 2000-06-04UTC23: 29: 56 )
Параметры орбиты
Справочная системаГеоцентрический
РежимНизкая Земля
Эксцентриситет0,006998
Высота перигея362 км (225 миль)
Высота апогея457 километров (284 миль)
Наклон28,46 · 10 градусов
Период91,59 мин.
РААН68,6827 градусов
Эпоха7 апреля 1991 г., 18:37:00 UTC [2]
Основные телескопы (четыре)
ТипСцинтилляционные детекторы
Фокусное расстояниеВ зависимости от инструмента
Зона сбораВ зависимости от инструмента
Длины волнРентгеновские лучи в γ-лучи , 20  кэВ - 30 ГэВ (40  ч. - 60  ч. Утра )
Инструменты
BATSE, OSSE, COMPTEL , EGRET
 
Запуск " Атлантиды" с выводом обсерватории на околоземную орбиту ( STS-37 )
Астронавт Джей Апт в отсеке космического шаттла с частично развернутой обсерваторией, но все еще прикрепленной к роботизированной руке шаттла

Комптоновские гамма - обсерватория ( CGRO ) была космическая обсерваторией детектирования фотонов с энергией от 20 K эВ до 30 Г, на орбите Земли с 1991 по 2000 году обсерватория признаков четыре основных телескопов в одном космическом корабле, покрывая рентгеновские лучи и гамма - лучи , включая различные специализированные суб-приборы и детекторы. После 14 лет усилий обсерватория была запущена с космического корабля " Атлантис" во время STS-37 5 апреля 1991 г. и проработала до своего ухода с орбиты 4 июня 2000 г. [3] Она была развернута на низкой околоземной орбите.на 450 км (280 миль), чтобы избежать радиационного пояса Ван Аллена . Это была самая тяжелая астрофизическая полезная нагрузка из когда-либо летавших в то время - 17 000 кг (37 000 фунтов).

CGRO стоимостью 617 миллионов долларов [4] входила в серию НАСА « Великие обсерватории », наряду с космическим телескопом Хаббл , рентгеновской обсерваторией Чандра и космическим телескопом Спитцера . [5] Это был второй запуск в космос после космического телескопа Хаббла. 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 TRW (ныне Northrop Grumman Aerospace Systems) вРедондо-Бич , Калифорния . CGRO - это международное сотрудничество, и дополнительные взносы поступили от Европейского космического агентства и различных университетов, а также от Лаборатории военно-морских исследований США .

Преемниками CGRO являются космический аппарат ESA INTEGRAL (запущен в 2002 г.), космический аппарат NASA Swift Gamma-Ray Burst (запущен в 2004 г.), ASI AGILE (спутник) (запущен в 2007 г.) и космический гамма-телескоп NASA Fermi (запущен в 2008 г.); все остаются в эксплуатации по состоянию на 2019 год.

Инструменты [ править ]

CGRO имела в своем составе четыре инструмента, которые охватывали беспрецедентные шесть десятилетий электромагнитного спектра от 20 кэВ до 30 ГэВ (от 0,02 МэВ до 30000 МэВ). В порядке увеличения спектрального энергетического охвата:

BATSE [ править ]

Выброс и Transient Source Experiment ( BATSE ) на НАСА Marshall Space Flight Center обыскала небо для гамма-всплесков (20 до> 600 кэВ) и проведенные исследования полного неба долгоживущих источников. Он состоял из восьми идентичных детекторных модулей, по одному в каждом углу спутника. Каждый модуль состоял из NaI (Tl)Детектор большой площади (LAD), охватывающий диапазон от 20 кэВ до ~ 2 МэВ, диаметром 50,48 см и толщиной 1,27 см и детектор NaI-спектроскопии диаметром 12,7 см и толщиной 7,62 см, который расширяет верхний диапазон энергий до 8 МэВ, все окружено с помощью пластикового сцинтиллятора в активном анти-совпадении, чтобы наложить запрет на большие фоновые уровни из-за космических лучей и захваченного излучения. Внезапное увеличение скорости LAD привело к переходу в режим высокоскоростного хранения данных, а детали пакета позже считывались в телеметрию . Всплески обычно обнаруживались примерно по одному в день в течение 9-летней миссии CGRO. Сильный всплеск может привести к наблюдению многих тысяч гамма-лучей в интервале времени от ~ 0,1 с до примерно 100 с.

OSSE [ править ]

Oriented сцинтилляционного спектрометра Эксперимент ( OSSE ) по научно - исследовательской лаборатории военно - морских детектированных гамма - лучей , поступающих в поле зрения любого из четырех модулей детекторов, которые могли бы быть направлен по отдельности, и были эффективны в диапазоне от 0,05 до 10 МэВ. Каждый детектор имел центральный сцинтилляционный спектрометрический кристалл NaI (Tl) диаметром 12 дюймов (303 мм) и толщиной 4 дюйма (102 мм), оптически связанный сзади с кристаллом CsI (Na) толщиной 3 дюйма (76,2 мм). аналогичного диаметра, просматриваемого семью фотоумножителями , работающими как фосвич: то есть, события частиц и гамма-излучения с тыла производили импульсы с медленным нарастанием (~ 1 мкс), которые можно было электронно отличить от событий чистого NaI с фронта, которые давали более быстрые (~ 0,25 мкс) импульсы. Таким образом, поддерживающий кристалл CsI действовал как активное антисовпадение.щит, накладывая вето на события с тыла. Еще один бочкообразный экран из CsI, также с электронным антисовпадением, окружал центральный детектор по бокам и обеспечивал грубую коллимацию, отклоняя гамма-лучи и заряженные частицы со сторон или большую часть переднего поля зрения (FOV). Более тонкий уровень угловой коллимации обеспечивался коллиматорной решеткой из вольфрамовых пластин внутри внешнего цилиндра из CsI, которая коллимировала отклик на прямоугольное поле зрения на полувысоте 3,8 ° x 11,4 °. Пластиковый сцинтиллятор на передней части каждого модуля блокировал вход заряженных частиц спереди. Четыре детектора обычно работали парами по два. Во время наблюдения источника гамма-излучения один детектор будет вести наблюдения за источником, а другой будет немного отклоняться от источника для измерения уровней фона. Два детектора обычно меняются ролями,что позволяет проводить более точные измерения как источника, так и фона. Инструменты моглиповорачивается со скоростью примерно 2 градуса в секунду.

КОМПТЕЛ [ править ]

Визуализации Комптона телескопа ( COMPTEL ) в Институте Макса Планка внеземной физики , в Университете штата Нью - Гемпшир , Нидерландского института космических исследований и астрофизического отдела ЕКА был настроен в диапазоне энергий 0.75-30 МэВ и определяется угол прихода фотонов с точностью до градуса, а энергия - с точностью до пяти процентов при более высоких энергиях. Инструмент имел поле зрения в один стерадиан . Для космических гамма-событий эксперимент требовал двух почти одновременных взаимодействий в наборе переднего и заднего сцинтилляторов. Гамма-лучи будут рассеиваться Комптоном в модуле прямого детектора, где энергия взаимодействия E1 , передаваемый электрону отдачи, тогда как рассеянный Комптоном фотон будет захвачен одним из вторых слоев сцинтилляторов сзади, гдебудет измерятьсяего полная энергия E 2 . Из этих двух энергий, E 1 и E 2 , можно определить комптоновский угол 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 , Vсоединение двух точек взаимодействия определяет направление к небу, а угол θ вокруг этого направления определяет конус вокруг V, на котором должен находиться источник фотона, и соответствующий «круг событий» на небе. Из-за требования почти совпадения между двумя взаимодействиями с правильной задержкой в ​​несколько наносекунд большинство режимов создания фона было сильно подавлено. На основе набора значений энергии многих событий и кругов событий можно определить карту расположения источников, а также их потоки фотонов и спектры.

EGRET [ править ]

Инструменты
ИнструментНаблюдая
BATSE0,02 - 8 МэВ
OSSE0,05 - 10 МэВ
КОМПТЕЛ0,75 - 30 МэВ
EGRET20 - 30 000 МэВ
Основная статья: Энергетический телескоп для экспериментов с гамма-лучами

Энергетический гамма Эксперимент телескопа ( EGRET ) , измеренные с высокой энергией (20 МэВ до 30 ГэВ) источника гамма-излучения в позиции доли градуса и энергии фотонов в пределах 15 процентов. EGRET был разработан Центром космических полетов имени Годдарда НАСА , Институтом внеземной физики Макса Планка и Стэнфордским университетом . Его детектор работает по принципу образования электрон- позитронных пар из фотонов высокой энергии, взаимодействующих в детекторе. Следы образовавшихся высокоэнергетических электронов и позитронов измерялись в объеме детектора, а ось Vдвух появляющихся частиц, спроецированных в небо. Наконец, их полная энергия была измерена в большом сцинтилляционном детекторе калориметра в задней части прибора.

Результаты [ править ]

Луна, наблюдаемая обсерваторией гамма-излучения Комптона в гамма-лучах с энергией более 20 МэВ. Они возникают в результате бомбардировки его поверхности космическими лучами . ВС , который не имеет аналогичной поверхности высокого атомного числа , чтобы действовать в качестве мишени для космических лучей, нельзя увидеть вообще при этих энергиях, которые являются слишком высокими , чтобы выйти из первичных ядерных реакций, такие как солнечный ядерный синтез. [6]

Основные результаты [ править ]

  • Прибором EGRET был проведен первый обзор всего неба с энергией выше 100 МэВ. Используя данные за четыре года, он обнаружил 271 источник, 170 из которых были неопознанными.
  • Инструмент COMPTEL составил карту всего неба. 26 год
    Al     (радиоактивный изотоп алюминия ).
  • Инструмент OSSE завершил наиболее полное обследование центра Галактики и обнаружил возможное «облако» антивещества над центром.
  • Инструмент BATSE в среднем регистрировал одно событие гамма-всплеска в день, всего около 2700 обнаружений. Это окончательно показало, что большинство гамма-всплесков должно происходить в далеких галактиках, а не поблизости в нашем собственном Млечном Пути , и, следовательно, они должны быть чрезвычайно энергичными.
  • Открытие первых четырех повторителей мягкого 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: краткосрочные гамма-всплески, длящиеся менее 2 секунд, и длительные гамма-всплески, которые длятся дольше этого.

GRB 990123 [ править ]

Основная статья: GRB 990123

Гамма-всплеск 990123 (23 января 1999 г.) был одним из самых ярких всплесков, зарегистрированных в то время, и был первым гамма-всплеском с оптическим послесвечением, наблюдаемым во время мгновенного гамма-излучения (обратная ударная вспышка). Это позволило астрономам измерить красное смещение 1,6 и расстояние 3,2 Гпк. Комбинируя измеренную энергию гамма-всплеска и расстояние, можно вывести полную излучаемую энергию, предполагающую изотропный взрыв, и в результате получить прямое преобразование примерно двух солнечных масс в энергию. Это окончательно убедило сообщество в том, что послесвечение гамма-всплеска возникло в результате сильно коллимированных взрывов, что сильно уменьшило необходимый энергетический баланс.

Разные результаты [ править ]

  • Завершение как в пульсара обследования и остатка сверхновой обследования
  • Открытие в 1994 году земных источников гамма-излучения , исходящих из грозовых облаков.

Орбитальная перезарядка [ править ]

Гамма-обсерватория Комптона запускается с космического корабля " Атлантис" в 1991 году на околоземную орбиту.

Его подняли на высоту 450 км 7 апреля 1991 года, когда он был впервые запущен. [7] Со временем орбита пришла в упадок и потребовалось повторное ускорение, чтобы предотвратить попадание в атмосферу раньше, чем хотелось бы. [7] Его перезагружали дважды: в октябре 1993 г. с высоты 340 км до 450 км, а в июне 1997 г. с 440 км до 515 км. [7]

Преднамеренный / контролируемый спуск с орбиты [ править ]

После того, как в декабре 1999 года вышел из строя один из трех гироскопов, обсерватория была намеренно выведена с орбиты. В то время обсерватория еще действовала; однако отказ другого гироскопа сделал бы спуск с орбиты намного более трудным и опасным. С некоторыми противоречиями, в интересах общественной безопасности НАСА решило, что управляемое падение в океан предпочтительнее, чем позволить кораблю упасть самим по себе. [4] В отличие от космического телескопа Хаббла или Международной космической станции, он не был предназначен для ремонта и ремонта на орбите. Он вошел в атмосферу Земли 4 июня 2000 года, и несгоревшие обломки («шесть двутавровых балок весом 1800 фунтов и детали из титана, включая более 5000 болтов») упали в Тихий океан. [8]

Этот спуск с орбиты был первым намеренным управляемым спуском спутника с орбиты НАСА.[9] (см. Также Skylab )

См. Также [ править ]

  • НАСА - программа Великих обсерваторий
  • Список самых тяжелых космических кораблей
  • Гамма-астрономия

Ссылки [ править ]

  1. ^ «НАСА - NSSDCA - Космический корабль - Детали» . nssdc.gsfc.nasa.gov . Проверено 30 апреля 2018 .
  2. ^ «НАСА - NSSDCA - Космический корабль - Детали траектории» . nssdc.gsfc.nasa.gov . Проверено 30 апреля 2018 .
  3. ^ «Гамма-астрономия в эпоху Комптона: инструменты» . Гамма-астрономия в эпоху Комптона . НАСА / GSFC. Архивировано из оригинала на 2009-02-24 . Проверено 7 декабря 2007 .
  4. ^ a b «Космический полет сейчас | CGRO Deorbit | Космический телескоп НАСА направляется к огненному падению в Тихий океан» . spaceflightnow.com .
  5. ^ Барри Логан: MSFC, Кэти Форсайт: MSFC. «НАСА - Великие обсерватории НАСА» . www.nasa.gov .
  6. ^ "CGRO SSC >> EGRET Обнаружение гамма-лучей с Луны" . heasarc.gsfc.nasa.gov .
  7. ^ a b c "CGRO SSC >> Успешное обновление Комптоновской гамма-обсерватории" . heasarc.gsfc.nasa.gov .
  8. ^ «Спутник, отмеченный для вымирания, погружается в море по цели (опубликовано в 2000 году)» . Ассошиэйтед Пресс. 5 июня 2000 г. - через NYTimes.com.
  9. ^ "Методы оценки поля обломков на входе и их применение в обсерватории гамма-излучения Комптона" (PDF) . Управление операций миссии Космический центр НАСА Джонсон.

Внешние ссылки [ править ]

  • Сайт NASA Compton Gamma Ray Observatory
  • Изображения НАСА CGRO
  • Картирование обнаружений BATSE GRB
  • Система удаленного терминала НАСА GRO установлена ​​в комплексе связи в дальнем космосе в Канберре