EXOSAT

Exosat ( Observatorul European de raze X SAT elite )  , numit inițial HELOS (Satelit de Ocultare Lunar Excentric ) , este un  observator orbital de raze X al Agenției Spațiale Europene . Ea a lucrat pe orbita Pământului din mai 1983 până în aprilie 1986 . În acest timp, observatorul a efectuat 1780 de observații ale obiectelor din cer cu raze X de diferite clase. Pe 6 aprilie 1986, o defecțiune în controlul atitudinii satelitului a dus la pierderea controlului. Pe 6 mai 1986, ca urmare a degradării treptate a orbitei, satelitul a intrat în straturile dense ale atmosferei și a ars.

Având în vedere observațiile planificate inițial ale eclipselor de surse de Lună , pentru cea mai bună localizare a fost aleasă o orbită cu apogeu ridicat, cu o înclinare mare (aproape perpendiculară pe planul orbitei Lunii) . O astfel de orbită a făcut posibilă creșterea semnificativă a regiunii cerului în care sursele sunt acoperite de Lună. Datorită unei astfel de orbite (cu o perioadă orbitală de aproximativ 90 de ore), observatorul a efectuat un număr mare de observații continue pe termen lung, de până la zeci de ore, care au adus o mare contribuție la studiul variabilității pe termen lung a atât obiecte galactice cât și extragalactice.

Istoria Exosat

În perioada 1967-1969 , Organizația Spațială Europeană a luat în considerare proiectele a două observatoare - cu instrumente de raze X și gama la bord (Cos-A), precum și doar un observator de raze gamma ( Cos-B ). La etapa inițială de luare în considerare, proiectul Cos-A nu a fost susținut, dând loc proiectului Cos-B, care ca urmare a funcționat pe orbită în perioada 1975-1982 . În 1969, a fost propus proiectul HELOS (Satelitul de Ocultare Lunar înalt Excentric ) , a cărui sarcină ar fi să determine poziția surselor luminoase de raze X folosind eclipsele lor de Lună. În 1973, proiectul a dobândit caracteristicile unui observator - accentul principal s-a mutat de la determinarea pozițiilor surselor folosind eclipse de Lună la observații directe ale proprietăților surselor de raze X, au fost adăugate o serie de instrumente, iar proiectul, redenumit Exosat , a fost aprobat de Agenția Spațială Europeană.  

S-a decis ca observațiile de la observator să fie puse la dispoziția unei game largi a comunității științifice și nu doar a grupurilor implicate în dezvoltarea instrumentelor, așa cum a fost cazul tuturor proiectelor anterioare ale Agenției Spațiale Europene (până în 1972 ).  - Organizația Europeană de Explorare Spațială). Tot pentru prima dată, ESA a fost implicată direct în dezvoltarea și finanțarea proiectului, alături de grupuri instrumentale.

În iulie 1981, ESA a anunțat o competiție între țările membre ESA pentru a efectua observații științifice la observatorul Exosat. Până în noiembrie 1981, când s-a închis admiterea, au fost primite peste 500 de cereri. Din aceste cinci sute de cereri, 200 de observații urmau să fie făcute în primele nouă luni de funcționare a observatorului.

Pentru prima dată în istoria sateliților ESA, Observatorul Exosat a transportat un computer digital de bord ( OBC ) a cărui sarcină principală era să prelucreze date științifice la bord [1] [2] și nu să monitorizeze funcționarea satelitului și orientarea acestuia. OBC conținea două bănci de memorie de 8192 de cuvinte, cu dimensiunea de 16 biți [3] . Pentru a crește flexibilitatea computerului de bord, a fost posibilă reprogramarea lui pe orbită.

Datorită orbitei sale unice (apogeu ridicat cu înclinare mare), observatorul nu a avut nevoie de memorie semnificativă la bord - în timpul observațiilor științifice, observatorul a fost întotdeauna în acces direct la stația de urmărire ESA din Villafranca ( Spania ).

Instrumente

Observatorul a transportat patru instrumente principale [1]  — două telescoape cu raze X cu incidență oblică CMA , un contor proporțional cu gaz cu suprafață mare ME și un contor de scintilație cu gaz GSPC .

CMA

Două telescoape cu raze X cu incidență oblică identice constau din două tuburi introduse unul în celălalt, realizate conform principiului opticii Voltaire tip I , reflectând razele X în intervalul de energie de 0,04-2 keV. Distanța focală a telescoapelor este de 1,1 m, diametrul deschiderii de intrare este de 30 cm.Rezoluția unghiulară a telescoapelor pe axa optică este de 24 arcsec. secunde cu deteriorare la 4 arcsec. minute la o distanţă de 1 grad de axa câmpului vizual . În planul focal al telescoapelor ar putea fi instalate fie detectoare CMA (Channel Multiplier Array, cameră cu microcanal), fie detectoare PSD (Position Sensitive Detector, contor de gaz ) . În spatele fiecăreia dintre telescoape, ar putea fi setat un rețele de difracție , după care spectrul ar putea fi luat folosind detectoare CMA. Rețeaua de difracție a unui telescop avea 500 de linii pe mm (LE2+CMA2 8-400Å), celălalt avea 1000 de linii pe mm (LE1+CMA1 8-200Å), ceea ce a dat o rezoluție spectrală de 2Å și, respectiv, 1Å la energii. >0,25 keV și 5Å pe lungimea de undă de 304Å pentru ambele telescoape.

Detectorul CMA nu a oferit o rezoluție energetică, dar informații grosiere despre spectrele surselor au putut fi obținute folosind un set de filtre de bandă largă. Eficiența detectorilor CMA a scăzut de la 30% la 0,15 keV la 7% la 1,5 keV. Detectorul CMA a fost sensibil la fotonii ultravioleți , ceea ce a dus la anumite dificultăți în observarea regiunilor cu stele strălucitoare din clasa O sau B.

Lucrarea telescoapelor cu raze X a fost plină de diverse dificultăți. Ambii detectoare PSD au eșuat la etapa de calibrare a instrumentului . Unul dintre detectoarele CMA (CMA2) a eșuat în octombrie 1983 . Mecanismul responsabil pentru plasarea rețelei de difracție în spatele telescopului LE1 a eșuat la 15 septembrie 1983. Detectorul CMA rămas a funcționat corect până la sfârșitul misiunii.

EU

Instrumentul ME (Medium Energy experiment) a constat din opt contoare proporționale, cu o suprafață totală de 1600 cm 2 și un câmp vizual de 45 minute arc (lățime la jumătatea înălțimii), limitat de un colimator . Intervalul de energie al instrumentului este de 1-50 keV.

Fiecare contor proporțional conținea două camere de gaz separate printr-un strat de beriliu de 1,5 mm . Partea superioară a tejghelei a fost umplută cu argon, partea inferioară cu xenon . Fiecare contor a fost echipat cu un set de fire colectoare de curent care asigură o rezoluție energetică de 21% la 6 keV pentru camera cu argon și 18% la 22 keV pentru camera cu xenon. Evenimentele înregistrate în camere au fost înregistrate în 128 de canale energetice în intervalul energetic de 1-20 keV, respectiv 5-50 keV.

Fondul instrumentului ME a fost foarte stabil și a fost determinat în principal de răspunsurile particulelor vântului solar și de liniile de descompunere radioactivă a plutoniului rezidual în ferestrele de beriliu și în corpul detectorului. Din când în când (de obicei o dată la jumătate de an) furtunile solare au dus la faptul că fundalul instrumentului a crescut cu mai multe ordine de mărime și, prin urmare, funcționarea instrumentului a fost oprită pe durata unor astfel de evenimente. Pentru a optimiza scăderea fundalului instrumentului , jumătate dintre detectoarele ME ar putea fi îndepărtate de sursă pentru a măsura fundalul „cer senin” (timpul obișnuit pentru monitorizarea fundalului este de câteva ore). Pe 20 august 1985, unul dintre detectoare s-a defectat.

O componentă importantă a funcționării detectorilor ME a fost utilizarea unui computer de bord. În funcție de obiectivele observației, a fost posibilă sacrificarea informațiilor spectrale de la detectoare prin creșterea rezoluției temporale și invers. Cu toate acestea, a existat un anumit minus - procesarea evenimentelor de către computerul de bord a dus la apariția unui timp mort suplimentar, în funcție de rata de numărare a detectorului.

Principalele rezultate:

• Descoperirea oscilațiilor cvasi-periodice ale fluxului de raze X a unui număr mare de surse galactice [2]
• Spectrele de putere ale variabilității razelor X ale nucleelor ​​galactice active au fost obținute pentru prima dată [3]

GSPC

Contorul de scintilație cu gaz GSPC ( Gas Scintillation Proportional Counter ) a avut o rezoluție energetică de 4,5% la 6 keV, care a fost de câteva ori mai bună decât la instrumentul ME. Suprafața efectivă a sculei este de 100 cm². Informațiile energetice despre evenimente au fost înregistrate pe 256 de canale.

În funcționarea instrumentului au fost utilizate diferite opțiuni de câștig, ceea ce a făcut posibilă modificarea domeniului efectiv de funcționare al instrumentului: câștig 1 = 2-32 keV, câștig 2 = 2-16 keV și câștig 0,5 = 2-64 keV. Acesta din urmă a fost folosit doar pentru cea mai strălucitoare sursă a cerului cu raze X - Scorpion X-1 . Variațiile câștigului (câștigului) intern al instrumentului datorită temperaturii au fost luate în considerare prin urmărirea poziției a două linii de emisie de fond la energii de 10,54 keV și 12,7 keV, cauzate de fluorescența materialului colimatorului cu plumb și dezintegrarea radioactivă a plutoniu rezidual în fereastra de beriliu. Poziția marginii de absorbție a xenonului la 4,78 keV a fost, de asemenea, utilizată pentru a monitoriza câștigul.

Evenimentele de fundal din instrument au fost întrerupte prin analiza lungimii exploziei curente. Forma spectrului de fundal al instrumentului a rămas neschimbată pe scale de timp scurte, dar s-a schimbat pe cele lungi. Tipul standard de informații de la instrument a fost un set de spectre pe 256 de canale cu o rezoluție de timp de 8 secunde. Instrumentul a funcționat normal până la sfârșitul misiunii.

Principalele rezultate:

• Detectarea liniilor de emisie în obiecte de diferite clase ( nuclee galactice active , galaxii eliptice ) [4]

• Descoperirea mișcărilor liniilor de emisie de fier puternic ionizat care iese din jetul relativist al sursei SS433 . Mișcările sunt cauzate de precesia unui jet relativist [5]

Vezi și

• Lista navelor spațiale cu detectoare de raze X și gamma la bord

Note

1. ↑ Subsistemul de manipulare a datelor de la bordul navei spațiale Exosat
2. ↑ 1988MmSAI..59 7W Pagina 7
3. ↑ P. Bares. Software de asistență la sol pentru computerul de bord Exosat / IFAC Automatic Control in Space, Proceedings of the Ninth IFAC/ESA Symposium. 1982

Link -uri

• Observatorul EXOSAT  — Pagina observatorului de la Centrul de Zboruri Spațiale. Goddard

Dicționare și enciclopedii	Britannica (online)