HEAO-2

HEAO 2 (High Energy Astronomy Observatory)
HEAO 2 (High Energy Astronomy Observatory)
	; HEAO2/Обсерватория им. Эйнштейна
Организация	НАСА
Главные подрядчики	TRW Inc.[англ.]
Волновой диапазон	рентгеновские лучи (0,2-20 кэВ)
COSPAR ID	1978-103A
NSSDCA ID	1978-103A
SCN	11101
Местонахождение	геоцентрическая орбита
Тип орбиты	низкоапогейная
Высота орбиты	~500 км
Период обращения	93 минуты
Дата запуска	13 ноября 1978 05:24 UTC
Место запуска	мыс Канаверал
Средство вывода на орбиту	Атлас
Продолжительность	3 года (до апреля 1981)
Дата схода с орбиты	25 марта 1982
Масса	3130 кг
Тип телескопа	спектрометры
Научные инструменты
HRI;	микроканальная камера
IPC;	пропорциональный позиционно чувствительный счётчик
SSS;	спектрометр
FPCS;	Брэгговский спектрометр
MPC;	пропорциональный счётчик
OGS;	спектрометр-дифф.решетка
Логотип миссии
Сайт	heasarc.gsfc.nasa.gov/do…
	Медиафайлы на Викискладе

Обсерватория HEAO-2 или обсерватория имени Эйнштейна — первая в мире орбитальная обсерватория с зеркалами, имеющими возможность фокусировать рентгеновские лучи. Принцип работы зеркал обсерватории основан на скользящем отражении рентгеновских фотонов, падающих на апертуру телескопа. До запуска обсерватория называлась HEAO-B, после успешного начала работы обсерватория была переименована в обсерваторию имени Эйнштейна.

Обсерватория была запущена с мыса Канаверал (Флорида, США) ракетой-носителем Атлас с разгонным блоком Центавр SLV-3D. Высота орбиты обсерватории была около 500 км, наклонение около 23,5 градуса.

Инструменты

Обсерватория несла один рентгеновский телескоп (фокусирующий рентгеновские лучи за счет их отражения на скользящих углах) эффективной площадью около 400 см² на энергии 0,25 кэВ с уменьшением до ~30 кв.см на энергии 4 кэВ. В фокальной плоскости телескопа были установлены следующие инструменты:

HRI

HRI (High Resolution Imaging camera) — позиционно чувствительная камера высокого разрешения, рабочий диапазон энергий 0,3-3,5 кэВ.

Инструмент не имел собственного спектрального разрешения, однако мог быть использован в совместно с дифракционной решёткой (OGS). В этой конфигурации инструмент позволял достичь рекордного для того времени энергетического разрешения 10-50 в относительно широкой полосе энергий. Ввиду общего принципа работы инструмента его квантовая эффективность была невелика — эффективная площадь инструмента составляла всего 10-20 см² на энергиях ниже 1 кэВ и 5 см² на энергии 2 кэВ.

Однако угловое разрешение инструмента позволяло полностью использовать возможности фокусирующей оптики обсерватории — в пределах 5 угловых минут от оси поля зрения телескопа угловое разрешение инструмента составляло около 2 угл.секунд (зависело только от качества оптики рентгеновских зеркал). Такое угловое разрешение оставалось рекордным вплоть до запуска на орбиту обсерватории Чандра в 1999 году.

Изображение Крабовидной туманности, полученное EINSTEIN/HRC в два интервала фаз пульсара

Измерения положений и морфологии большого количества рентгеновских источников как в нашей Галактики так и вне нашей Галактики привело к огромному скачку в понимании природы различных рентгеновских объектов.

IPC

IPC (Imaging Proportional Counter) — пропорциональный счётчик, позиционно чувствительный, рабочий диапазон энергий 0.4-4 кэВ. Квантовая эффективность пропорционального счётчика значительно превосходила таковую микроканальной камеры высокого разрешения (HRI), и, следовательно, благодаря именно этому инструменту обсерватории им Эйнштейна удалось провести большую серию различных обзоров неба, включая глубокие, с чувствительностями до 10⁻¹⁴ эрг/с/кв.см. Эффективная площадь инструмента составляла около 100 см², угловое разрешением около 1 угл. минуты.

В комбинации с инструментом HRI обзоры рентгеновского неба, проведённые инструментом IPC, дали первые наблюдательные факты о популяциях аккрецирующих чёрных дыр в центрах галактик.

Одним из важнейших результатов наблюдений инструментов IPC и HRI является следующее — впервые было показано, что космической рентгеновский фон, обнаруженный уже первыми рентгеновскими инструментами, создаётся суммарным излучением огромного количества внегалактических источников, преимущественно, активных ядер галактик [1].

SSS

SSS (Solid State Spectrometer) — твердотельный спектрометр (lithium-drifted Si(Li)), рабочий диапазон энергий 0,5-4,5 кэВ. Детектор закрывал собой размер около 5 угл минут и располагался не точно в фокусе рентгеновского телескопа (изображение источников на детекторе имело размер около 1 угл минуты). Рабочая температура детектора составляла около 100 К, что приводило к намораживанию льда на его поверхность и, следовательно, ухудшало чувствительность в мягком рентгеновском диапазоне. Периодически, перед длинными сериями наблюдений, детектор нагревали до температуры 220 К, что позволяло уменьшать количество льда на детекторе. После 9 месяцев периодической разморозки детектора удалось практически полностью избавится от льда. Несмотря на это, для детектора была построена модель изменения функции отклика в зависимости от времени, что позволяло иметь достаточно точные калибровочные данные на любой момент наблюдений. В октябре 1979 года (между 3 и 13 октября), в согласии с расчётами, криогенная система охлаждения детектора исчерпала запасы охладителя, что привело к выходу из строя инструмента. При значительной эффективной площади (около 200 см²) инструмент SSS имел рекордное энергетическое разрешение 160 эВ в диапазоне энергий 0,3-4 кэВ. Следующий шаг в улучшении энергетического разрешения рентгеновских инструментов удалось сделать только на японской обсерватории АСКА, запущенной в 1993 году.

FPCS

FPCS (Bragg Focal Plane Crystal Spectrometer) — Брегговский кристаллический фокальный спектрометр Спектрометр состоял из 6 различных кристаллов-диффракторов. Спектрометр имел возможность наблюдать через 4 различных поля зрения 1´ x 20´, 2´ x 20´, 3´ x 30´ и через круглое поле зрения диаметром 6´. В реальных наблюдениях использовались только три последних. Эффективная площадь спектрометра составляла от 0,1 до 1 см² с энергетическим разрешением Е/dE=50-1000. В каждом конкретном наблюдении спектрометра измерялся спектр только в достаточно узкой энергетической полосе — около 20-80 эВ. В результате наблюдений получены спектры высокого разрешения более 40 источников [2]

OGS

OGS (Objective grating spectrometer) — Спектрометр на дифракционной решётке. Работал в комплексе с позиционно чувствительной камерой HRI.

MPC

Отдельно от фокусирующего телескопа был установлен газовый пропорциональный счётчик MPC (Monitor Proportional Counter) рабочего диапазона энергий 1-20 кэВ. Счётчик MPC был заполнен смесью аргона и углекислого газа. Он имел круглое поле зрения, ограниченное коллиматором с размером 1.5 градуса (ширина на полувысоте), оптическая ось которого была сонаправлена с оптической осью рентгеновского телескопа обсерватории. 1,5 миллиметровое бериллиевое окно являлось крышкой газового объёма и в то же время защищала газовый счётчик от фотонов ультрафиолетового диапазона. Эффективная площадь детектора — 667 см². Энергия фотона, задетектированного инструментом, оцифровывалась в один из 8 каналов, ширина которых увеличивалась логарифмически с 0,4 кэВ на нижнем крае рабочего диапазона прибора до 6,7 кэВ на верхнем крае. Энергетическое разрешение прибора составляло 20 % на энергии 6 кэВ.

Инструмент работал в период с 19 ноября 1978 года до апреля 1981 года, за исключением 3-х месячного периода между 27 августа 1980 и 8 декабря 1980. В этот период инструмент был выключен ввиду проблем с ориентацией космического аппарата.