El Small Astronomy Satellite 3 ( SAS 3 , también conocido como SAS-C antes de su lanzamiento) (Explorer 53) fue un telescopio espacial de astronomía de rayos X de la NASA . [1] Funcionó desde el 7 de mayo de 1975 hasta el 9 de abril de 1979. Cubría el rango de rayos X con cuatro experimentos a bordo. El satélite, construido por el Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins , fue propuesto y operado por el Centro de Investigación Espacial (CSR) del MIT . Fue lanzado en un vehículo Scout desde la plataforma italiana San Marco ( Centro Espacial Broglio ) cerca de Malindi , Kenia , a una órbita terrestre baja, casi ecuatorial. También fue conocido como Explorer 53, como parte del programa Explorer de la NASA . [2]
La nave espacial estaba estabilizada en tres ejes con una rueda de momento que se utilizaba para establecer la estabilidad sobre la rotación nominal, o eje Z. La orientación del eje Z podía alterarse durante un período de horas utilizando bobinas de par magnético que interactuaban con el campo magnético de la Tierra . Los paneles solares cargaban las baterías durante la parte diurna de cada órbita, de modo que SAS 3 no tenía esencialmente elementos prescindibles que limitaran su vida útil más allá de la vida de las grabadoras, las baterías y el arrastre orbital. La nave espacial normalmente funcionaba en modo rotatorio, girando a una revolución por órbita de 95 minutos, de modo que los experimentos de LED , tubo y colimador de láminas, que miraban a lo largo del eje Y, podían ver y escanear el cielo casi continuamente. La rotación también podía detenerse, lo que permitía observaciones puntuales prolongadas (hasta 30 minutos) de fuentes seleccionadas por los instrumentos del eje Y. Los datos se registraban a bordo mediante grabadoras de cinta magnética y se reproducían durante los pases de la estación en cada órbita. [3]
El SAS 3 se comandaba desde el Centro de Vuelos Espaciales Goddard (GSFC) de la NASA en Greenbelt, Maryland , pero los datos se transmitían por módem al MIT para su análisis científico, donde el personal científico y técnico estaba de servicio las 24 horas del día. Los datos de cada órbita se sometían a un análisis científico rápido en el MIT antes de que pasara la siguiente estación orbital, de modo que el plan operativo científico pudiera modificarse mediante instrucciones telefónicas del MIT al GSFC para estudiar los objetivos casi en tiempo real.
La nave espacial fue lanzada desde la plataforma San Marco frente a la costa de Kenia , África , a una órbita casi circular y casi ecuatorial . Esta nave espacial contenía cuatro instrumentos: el Experimento Extragaláctico, el Experimento del Monitor Galáctico, el Experimento del Monitor Escorpio y el Experimento de Absorción Galáctica. En la configuración orbital, la nave espacial tenía 145,2 cm (57,2 pulgadas) de altura y la dimensión de punta a punta era de 470,3 cm (185,2 pulgadas). Se utilizaron cuatro paneles solares junto con una batería de níquel-cadmio de 12 celdas para proporcionar energía en toda la órbita. La nave espacial se estabilizó a lo largo del eje Z y rotó a aproximadamente 0,1°/segundo. Los cambios en la orientación del eje de giro se realizaron mediante comandos terrestres, ya sea con retraso o en tiempo real. La nave espacial podía moverse hacia adelante y hacia atrás ± 2,5° a través de una fuente seleccionada a lo largo del eje X a 0,01°/segundo. Los experimentos se realizaron a lo largo del eje Z de la nave espacial, perpendicularmente a ella y en un ángulo. [4]
Los principales objetivos científicos de la misión fueron:
Explorer 53 (SAS-C) era una pequeña nave espacial cuyos objetivos eran estudiar la esfera celeste en busca de fuentes que irradiaran en rayos X, rayos gamma , ultravioleta y otras regiones espectrales. Las misiones principales de Explorer 53 eran medir la emisión de rayos X de fuentes extragalácticas discretas, monitorear la intensidad y los espectros de fuentes de rayos X galácticos de 0,2 a 60 keV y monitorear la intensidad de rayos X de Scorpio X-1 . [5]
Este experimento determinó las posiciones de fuentes de rayos X extragalácticos muy débiles . El instrumento observó una región de 100 grados cuadrados del cielo alrededor de la dirección del eje de giro del satélite. Los objetivos nominales para un estudio de 1 año fueron: (1) el cúmulo de galaxias de Virgo durante 4 meses, (2) el ecuador galáctico durante 2 meses, (3) la Nebulosa de Andrómeda durante 3 meses y (4) las Nubes de Magallanes durante 3 meses. La instrumentación consistió en un colimador de modulación de ancho completo a la mitad del máximo (FWHM) de 2,5 minutos de arco y uno de 4,5 minutos de arco , así como contadores proporcionales sensibles en el rango de energía de 1,5 a 10 keV . El área efectiva de cada colimador fue de aproximadamente 225 cm 2 . El sistema de aspecto proporcionó información sobre la orientación de los colimadores con una precisión de 15 segundos de arco. [6]
La densidad y distribución de la materia interestelar se determinaron midiendo la variación en la intensidad del fondo difuso de rayos X de baja energía en función de la latitud galáctica . Se utilizó un contador proporcional de ventana de polipropileno de 1 micrómetro para los rangos de energía de 0,1 a 0,4 keV y de 0,4 a 1,0 keV, mientras que un contador de ventana de titanio de 2 micrómetros cubrió el rango de energía de 0,3 a 0,5 keV. Además, se utilizaron dos contadores de ventana de berilio de 1 mm para el rango de energía de 1,0 a 10 keV. Los colimadores en este experimento tenían campos de visión de 3° para el contador de 1 micrómetro, 2° para el contador de 2 mm y 2° para los contadores de 1 mm. [7]
Los objetivos de este experimento fueron localizar fuentes galácticas de rayos X a 15 segundos de arco y monitorear estas fuentes para detectar variaciones de intensidad. Las posiciones de las fuentes se determinaron con el uso de los colimadores de modulación del Experimento Extragaláctico durante la observación nominal de 2 meses del ecuador galáctico. El monitoreo del cielo de rayos X se logró mediante el uso de tres colimadores de láminas. Un colimador, de 1° por 70° FWHM, estaba orientado perpendicularmente al plano ecuatorial del satélite, mientras que los otros dos, cada uno de 0,5° por 45° FWHM, estaban orientados 30° por encima y 30° por debajo del primero. El detector detrás de cada colimador era un contador proporcional, sensible de 1,5 a 13 keV, con un área efectiva de aproximadamente 100 cm 2 . El colimador de 1,0° tenía un contador adicional de la misma área, sensible de 8 a 50 keV. Se obtuvieron tres líneas de posición para cualquier fuente dada cuando el satélite giraba a una velocidad constante de 4 minutos de arco/segundo alrededor del eje Z. [8]
Se orientó un colimador de láminas FWHM de 12° por 50° con su eje largo perpendicular al eje de giro del satélite de modo que se pudiera monitorear un punto dado en el cielo durante aproximadamente el 25% de una rotación. Este colimador estaba inclinado 31° con respecto al plano ecuatorial del satélite de modo que se observara Scorpio X-1 mientras que el eje Z estaba orientado hacia el cúmulo de galaxias de Virgo. Los detectores utilizados en este experimento fueron contadores proporcionales con ventanas de berilio de 1 mm. El rango de energía fue de 1,0 a 60 keV, y el área efectiva total fue de aproximadamente 40 cm 2 . [9]
SAS 3 resultó especialmente productivo gracias a su flexibilidad y rápida capacidad de respuesta. Entre sus resultados más importantes se encuentran:
Los investigadores principales de SAS 3 fueron los profesores del MIT George W. Clark , Hale V. Bradt y Walter HG Lewin . Otros colaboradores importantes fueron los profesores Claude R. Canizares y Saul Rappaport , y los doctores Jeffrey A. Hoffman , George Ricker, Jeff McClintock , Rodger Doxsey , Garrett Jernigan , Lynn Cominsky , John Doty y muchos otros, incluidos numerosos estudiantes de posgrado.
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