Compton Gamma Ray Observatory

Compton Gamma Ray Observatory
CGRO s37-96-010.jpg
CGRO ingezet in 1991
Missietype Astronomie
Operator NASA
COSPAR ID 1991-027B Edit this at Wikidata
Satcat nee. 21225
Website COSSC.gsfc.nasa.gov
Missieduur 9 jaar, 2 maanden
Ruimtevaartuigen
Fabrikant TRW Inc.
Lanceer massa 17.000 kilogram (37.000 lb)
Stroom 2000.0 watt [1]
Start van missie
Lanceerdatum 5 april 1991, 14:22:45 UTC
Raket Ruimteschip Atlantis
STS-37
Lanceringssite Kennedy LC-39B
Einde van de missie
Vervaldatum 4 juni 2000, 23:29:55 UTC
Orbitale parameters
Referentie systeem Geocentrisch
Regime Lage aarde
Excentriciteit 0.006998
Perigee hoogte 362 kilometer (225 km)
Apogee hoogte 457 kilometer (284 km)
Helling 28.4610 graden
Periode 91,59 minuten
Raan 68.6827 graden
Tijdperk 7 april 1991, 18:37:00 UTC [2]
Hoofdtelescopen (vier)
Type Scintillatiedetectoren
Brandpuntsafstand Gevarieerd door instrument
Verzamelruimte Gevarieerd door instrument
Golflengten Röntgenfoto tot γ-ray, 20Kev - 30 GeV (40p.m - 60ben)
Instrumenten
Batse, osse, comptel, Zilver
 
Lancering van Ruimteschip Atlantis het observatorium naar de aarde om de aarde te dragen (STS-37)
Astronaut Jay apt in de Space Shuttle Bay met het observatorium gedeeltelijk ingezet maar nog steeds bevestigd aan de robotarm van de shuttle

De Compton Gamma Ray Observatory (Cgro) was een Ruimte -observatorium detecteren fotonen met energie vanaf 20 kEV tot 30 GeV, in Earth Orbit van 1991 tot 2000. Het observatorium bevatte vier hoofdtelescopen in één ruimtevaartuig, bedekkend röntgenstralen en gamma stralen, inclusief verschillende gespecialiseerde sub-instrumenten en detectoren.Na 14 jaar inspanning werd het observatorium gelanceerd Ruimteschip Atlantis gedurende STS-37 op 5 april 1991, en opereerde tot zijn Deorbit op 4 juni 2000.[3] Het werd ingezet in Lage aardebaan bij 450 km (280 mi) om de Van Allen -stralingsgordel.Het was de zwaarste astrofysische lading ooit gevlogen op dat moment met 17.000 kilogram (37.000 lb).

Kost $ 617 miljoen,[4] De cgro maakte deel uit van NASA's "Geweldige observatoria"serie, samen met de Hubble Space Telescope, de Chandra X-Ray Observatory, en de Spitzer Space Telescope.[5] Het was de tweede van de serie die in de ruimte werd gelanceerd, volgens de Hubble Space Telescope.De CGRO is vernoemd Arthur Compton, een Amerikaanse natuurkundige en voormalig kanselier van Washington University in St. Louis die de Nobelprijs ontving voor werk dat betrokken was bij de fysica van gamma-ray.CGRO werd gebouwd door Trw (nu Northrop Grumman Aerospace Systems) in Redondo Beach, Californië. CGRO was een internationale samenwerking en extra bijdragen kwamen van de European Space Agency en verschillende universiteiten, evenals de VS. Naval Research Laboratory.

Opvolgers van CGRO zijn de ESA INTEGRAAL ruimtevaartuigen (gelanceerd 2002), NASA's Swift Gamma-ray burst-missie (gelanceerd 2004), ASI Agile (satelliet) (gelanceerd 2007) en NASA's Fermi Gamma-Ray Space Telescope (gelanceerd 2008);Allen blijven operationeel vanaf 2019.

Instrumenten

CGRO droeg een aanvulling van vier instrumenten die een ongekende zes bestellingen van de elektromagnetisch spectrum, vanaf 20 Kev tot 30 GeV (van 0,02 MeV tot 30000 MeV).Die worden hieronder gepresenteerd in volgorde van toenemende spectrale energiedekking:

Batsen

De Burst en voorbijgaand bronexperiment (Batsen) door NASA's Marshall Space Flight Center zocht de lucht naar Gamma-ray barsts (20 tot> 600 keV) en voerde volledige enquêtes uit voor langlevende bronnen.Het bestond uit acht identieke detectormodules, één in elk van de hoeken van de satelliet.[6] Elke module bestond uit beide a NAI (TL) Grote oppervlakte -detector (LAD) die het 20 KEV tot ~ 2 meV -bereik bedekt, 50,48 cm dia met 1,27 cm dik en een dia van 12,7 cm met 7,62 cm dikke NAI -spectroscopiedetector, die het bovenste energiebereik uitbreidde tot 8 mEV, allemaal omringd, allemaal omringddoor een plastic scintillator in actief anti-wettelijke om de grote achtergrondsnelheden te veto als gevolg van kosmische stralen en gevangen straling.Plotselinge toename van de LAD-tarieven leidde tot een snelle-snelheidsgegevensopslagmodus, waarbij de details van de burst werden voorgelezen telemetrie later.Bursts werden meestal gedetecteerd met een snelheid van ongeveer één per dag gedurende de 9-jarige CGRO-missie.Een sterke burst kan leiden tot de observatie van vele duizenden gammastralen binnen een tijdsinterval variërend van ~ 0,1 s tot ongeveer 100 s.

Osse

De Georiënteerd scintillatiespectrometer -experiment (Osse) Door de Naval Research Laboratory Gedetecteerde gammastralen die het gezichtsveld van een van de vier detectormodules binnenkomen, die individueel konden worden gericht en effectief waren in het bereik van 0,05 tot 10 MeV.Elke detector had een centrale scintillatiespectrometer kristal van NAI (TL) 12 in (303 mm) in diameter, met 4 in (102 mm) dik, optisch gekoppeld aan de achterkant tot een 3 in (76,2 mm) dik CSI(NA) kristal met een vergelijkbare diameter, bekeken door zeven Fotomultiplicant buizen, bediend als een phoswich: d.w.z. deeltjes- en gamma-ray-gebeurtenissen uit de achterste produceerden langzaam-rise tijd (~ 1 μs) pulsen, die elektronisch kunnen worden onderscheiden van pure NAI-gebeurtenissen aan de voorkant, die snellere (~ 0,25 μs) pulsen produceerden.Aldus fungeerde het CSI -steunkristal als een actieve antistraat Schild, veto -evenementen van achteren.Een verder vatvormig CSI-schild, ook in elektronisch anticoincidentie, omringde de centrale detector aan de zijkanten en zorgde voor grove collimatie, het afwijzen van gammastralen en geladen deeltjes van de zijkanten of het grootste deel van het voorwaartse veld van view (FOV).Een fijner niveau van hoekcollimatie werd geleverd door een wolfraamslatcollimatorraster in het buitenste CSI -vat, dat de respons collimeerde op een rechthoekige FOV van 3,8 ° x 11,4 ° FWHM.Een plastic scintillator over de voorkant van elke module veto -geladen deeltjes die vanaf de voorkant binnenkomen.De vier detectoren werden meestal in paren van twee bediend.Tijdens een waarneming van een gammastraling zou de ene detector observaties van de bron nemen, terwijl de andere een beetje van de bron zou afleggen om de achtergrondniveaus te meten.De twee detectoren zouden routinematig van rol wisselen, waardoor meer nauwkeurige metingen van zowel de bron als de achtergrond mogelijk zijn.De instrumenten zouden kunnen in de loop van de dood met een snelheid van ongeveer 2 graden per seconde.

Comptel

De Imaging Compton Telescope (Comptel) Door de Max Planck Instituut voor buitenaardse fysica, de Universiteit van New Hampshire, Nederlands Instituut voor Space Research, en ESA's Astrophysics-divisie werd afgestemd op het 0,75-30 MeV-energiebereik en bepaalde de aankomsthoek van fotonen tot binnen een graad en de energie tot binnen vijf procent bij hogere energieën.Het instrument had een gezichtsveld van één Steradiaan.Voor kosmische gamma-ray-evenementen vereiste het experiment twee bijna gelijktijdige interacties, in een set voor- en achter scintillatoren.Gammastralen zouden dat doen Compton -spreiding in een voorwaartse detectormodule, waar de interactie -energie E1, gegeven aan het terugslag elektron werd gemeten, terwijl het Compton -verspreide foton vervolgens in een van de tweede lagen scintillatoren naar achteren zou worden gevangen, waar zijn totale energie, E2, zou worden gemeten.Van deze twee energieën, E1 en E2, de Compton -verstrooiingshoek, hoek θ, kan worden bepaald, samen met de totale energie, E1 + E2, van het incidentfoton.De posities van de interacties, zowel in de voor- als achterste scintillatoren, werden ook gemeten.De vector, V, het verbinden van de twee interactiepunten bepaalde een richting op de hemel, en de hoek θ om deze richting, definieerde een kegel over V Waarop de bron van het foton moet liggen en een overeenkomstige "gebeurteniscirkel" aan de hemel.Vanwege de vereiste voor een bijna toeval tussen de twee interacties, met de juiste vertraging van enkele nanoseconden, werden de meeste wijzen van achtergrondproductie sterk onderdrukt.Uit de verzameling van vele evenementenergieën en evenementencirkels kon een kaart van de posities van bronnen, samen met hun fotonfluxen en spectra, worden bepaald.

Zilver

Instrumenten
Instrument Waarnemen
Batsen 0,02 - 8 MeV
Osse 0,05 - 10 MeV
Comptel 0,75 - 30 MeV
Zilver 20 - 30.000 MeV
Hoofd artikel: Energetische gammastralen experiment telescoop

De Energetische gammastralen experiment telescoop (Zilver) gemeten hoge energie (20 MeV tot 30 GeV) gamma-straal bronposities op een fractie van een graad en fotonenergie tot binnen 15 procent.EGRET is ontwikkeld door NASA Goddard Space Flight Center, de Max Planck Instituut voor buitenaardse fysica, en Stanford universiteit.De detector werkte volgens het principe van elektron-positron Paarproductie van hoge energiefotonen die in de detector interageren.De sporen van het gecreëerde energieke elektron en positron werden gemeten binnen het detectorvolume en de as van de V van de twee opkomende deeltjes geprojecteerd naar de hemel.Ten slotte werd hun totale energie gemeten in een grote calorimeter scintillatiedetector aan de achterkant van het instrument.

Resultaat

De maan zoals gezien door het Compton Gamma Ray Observatory, in gammastralen van meer dan 20 MeV.Deze worden geproduceerd door Kosmische straal bombardement van het oppervlak.De Zon, die geen vergelijkbaar oppervlak van high heeft atoomnummer Om als doelwit te fungeren voor kosmische stralen, kan helemaal niet worden gezien bij deze energieën, die te hoog zijn om voort te komen uit primaire nucleaire reacties, zoals nucleaire fusie van zonne -energie.[7]

Basisresultaten

  • Het EGRET -instrument voerde de eerste All Sky Survey uit boven 100 MeV.Met behulp van vier jaar gegevens ontdekte het 271 bronnen, waarvan 170 niet werden geïdentificeerd.
  • Het Comptel -instrument voltooide een all sky map van 26
    Al     (een radioactief Isotoop van aluminium).
  • Het OSSE -instrument voltooide het meest uitgebreide overzicht van het Galactic Center en ontdekte een mogelijke antimaterie "Cloud" boven het midden.
  • Het BATSE -instrument gemiddeld één Gamma Ray Burst -detectie per dag voor een totaal van ongeveer 2700 detecties.Het toonde definitief aan dat de meerderheid van de gamma-ray-bursts afkomstig moet zijn in verre sterrenstelsels, niet in de buurt in de buurt Melkweg, en moet daarom enorm energiek zijn.
  • De ontdekking van de eerste vier Zachte gamma Ray Repeaters;Deze bronnen waren relatief zwak, meestal onder de 100 keV en hadden onvoorspelbare periodes van activiteit en inactiviteit
  • De scheiding van GRB's in twee tijdsprofielen: GRBS van korte duur die minder dan 2 seconden duren, en lange duur GRB's die langer meegaan dan dit.

GRB 990123

Hoofd artikel: GRB 990123

Gamma Ray Burst 990123 (23 januari 1999) was een van de helderste bursts die op dat moment werden vastgelegd en was de eerste GRB met een optische navelopdracht waargenomen tijdens de snelle gammastralenemissie (een omgekeerde shockflits).Hierdoor konden astronomen een roodverschuiving van 1,6 en een afstand van 3,2 GPC.Door de gemeten energie van de burst in gammastralen en de afstand te combineren, kon de totale uitgezonden energie uitgaande dat een isotrope explosie kon worden afgeleid en resulteerde in de directe conversie van ongeveer twee zonnemassa's in energie.Dit overtuigde uiteindelijk de gemeenschap dat GRB -afterglows het gevolg was van sterk gecollimeerde explosies, wat het benodigde energiebudget sterk verlaagde.

Diverse resultaten

Geschiedenis

Voorstel
Het werk begon in 1977.
Financiering en ontwikkeling
CGRO is ontworpen voor tanken/onderhoud in-orbit.[8]
Constructie en test
Lancering en inbedrijfstelling
Gelanceerd op 7 april 1991. Problemen van de brandstofleiding werden kort na de lancering gevonden die frequente orbitale herboosters ontmoedigde.
Communicatie
Verlies van datastape recorder en mitigatie
Gegevensrecorders van ingebouwde boord hebben in 1992 gefaald, waardoor de hoeveelheid gegevens die downlinked kon worden verminderd, verminderde.Een ander grondstation van TDRS werd gebouwd om de gaten in het verzamelen van gegevens te verminderen.[9]

Orbitale herstemping

Compton Gamma Ray Observatory wordt ingezet vanuit Space Shuttle Atlantis In 1991 in de aarde om de aarde

Het werd ingezet op een hoogte van 450 km op 7 april 1991 toen het voor het eerst werd gelanceerd.[10] In de loop van de tijd vervalt de baan en moest hij opnieuw verhoogt om sfeermosferische toegang sneller dan gewenst te voorkomen.[10] Het werd tweemaal opnieuw verhoogd met behulp van ingebouwde drijfgas: in oktober 1993 van 340 km tot 450 km hoogte, en in juni 1997 van 440 km tot 515 km hoogte, om de werking mogelijk te vergroten tot 2007.[10]

De-orbit

Nadat een van de drie gyroscopen in december 1999 mislukte, werd het observatorium opzettelijk georiënteerd.Destijds was het observatorium nog operationeel;Het falen van een andere gyroscoop zou echter veel moeilijker en gevaarlijker hebben gemaakt.Met enige controverse besloot NASA in het belang van de openbare veiligheid dat een gecontroleerde crash in een oceaan de voorkeur had om het vaartuig willekeurig op zichzelf te laten komen.[4] Het kwam op 4 juni 2000 in de atmosfeer van de aarde, met het puin dat niet brandde ("zes 1.800-pond aluminium I-balken en onderdelen gemaakt van titanium, inclusief meer dan 5.000 bouten") die in de Stille Oceaan vielen.[11]

Deze de-orbit was NASA's eerste opzettelijke gecontroleerde de-orbit van een satelliet.[12]

Zie ook

Referenties

  1. ^ "NASA - NSSDCA - ruimtevaartuigen - Details". nssdc.gsfc.nasa.gov. Opgehaald 2018-04-30.
  2. ^ "NASA - NSSDCA - ruimtevaartuigen - trajectdetails". nssdc.gsfc.nasa.gov. Opgehaald 2018-04-30.
  3. ^ "Gamma-ray astronomie in het Compton-tijdperk: de instrumenten". Gamma-ray astronomie in het Compton-tijdperk.NASA/ GSFC.Gearchiveerd van het origineel op 2009-02-24. Opgehaald 2007-12-07.
  4. ^ a b "SpaceFlight nu | CGRO Deorbit | NASA Space Telescope hooft voor vurige crash in Pacific". SpaceFlightNow.com.
  5. ^ Barry Logan: MSFC, Kathy Forsythe: MSFC. "NASA - NASA's grote observatoria". www.nasa.gov.
  6. ^ Batse Guest Investigator Program
  7. ^ "CGRO SSC >> Egret detectie van gammastralen uit de maan". heasarc.gsfc.nasa.gov.
  8. ^ NASA voor het voorbereiden van plannen voor destructieve terugkeer om een einde te maken aan de missie van Compton Gamma Ray Observatory Cowling.19 jan 2000000000000000000880000 000 00000 000 000 000 00. 200000 0000 00. 200000 000 00. 200000 000 00. 200000 000 00. 200000000 JARI.
  9. ^ Maart 1994 - Gamma Ray Observatory Remote Terminal System (GRTS) verklaard operationeel
  10. ^ a b c "CGRO SSC >> Succesvolle herboost van Compton Gamma Ray Observatory". heasarc.gsfc.nasa.gov.
  11. ^ "Satelliet gemarkeerd voor uitsterven dompelen in de zee, op doel (gepubliceerd 2000)". The New York Times.Associated Press.5 juni 2000.
  12. ^ "Entry puin schattingsmethoden en toepassing op Compton Gamma Ray Observatory" (PDF).Directoraat Missie Operations NASA Johnson Space Center.

Externe links