مرصد علم الفلك عالي الطاقة 3

أُطلق المرصد الفلكي عالي الطاقة الثالث (HEAO 3) ، وهو آخر مراصد ناسا الثلاثة لعلم الفلك عالي الطاقة، في 20 سبتمبر 1979 على متن صاروخ أطلس سنتور ، إلى مدار أرضي منخفض شبه دائري بزاوية ميل 43.6 درجة، ونقطة حضيض ابتدائية تبلغ 486.4 كيلومترًا. وكان نمط التشغيل المعتاد عبارة عن مسح سماوي مستمر، حيث يدور المرصد حول محوره z مرة كل 20 دقيقة تقريبًا، وكان هذا المحور موجهًا نحو الشمس. وبلغت الكتلة الإجمالية للمرصد عند الإطلاق 2660.0 كيلوغرامًا (5864.3 رطلًا) . ^{[ 1 ]}  

تضمنت مهمة HEAO 3 ثلاثة أجهزة علمية: أولها مطياف أشعة غاما عالي الدقة مصنوع من الجرمانيوم يعمل في درجات حرارة منخفضة للغاية ، وجهازان مخصصان لرصد الأشعة الكونية . وكانت الأهداف العلمية للتجارب الثلاث للمهمة كما يلي:

(1) لدراسة شدة وطيف وسلوك الوقت لمصادر الأشعة السينية وأشعة جاما بين 0.06 و 10 ميجا إلكترون فولت؛ قياس تماثل الخلفية المنتشرة للأشعة السينية وأشعة جاما؛ وإجراء بحث استكشافي عن انبعاثات خطوط الأشعة السينية وأشعة جاما؛

(2) لتحديد التركيب النظائري لأكثر مكونات تدفق الأشعة الكونية وفرة ذات الكتلة الذرية بين 7 و 56، وتدفق كل عنصر ذي العدد الذري (Z) بين Z = 4 و Z = 50؛

(3) البحث عن النوى فائقة الثقل حتى Z = 120 وقياس تركيب النوى التي تحتوي على Z >20.

كان جهاز HEAO "C-1" (كما كان يُعرف قبل إطلاقه) تجربةً لمسح السماء، يعمل في نطاقي الأشعة السينية الصلبة وأشعة غاما منخفضة الطاقة. صُمم مطياف أشعة غاما خصيصًا للبحث عن خط أشعة غاما 511 كيلو إلكترون فولت الناتج عن فناء البوزيترونات في النجوم والمجرات والوسط بين النجوم، وانبعاث خط أشعة غاما النووي المتوقع من تفاعلات الأشعة الكونية في الوسط بين النجوم، والمنتجات المشعة للتخليق النووي الكوني ، والتفاعلات النووية الناتجة عن الأشعة الكونية منخفضة الطاقة. إضافةً إلى ذلك، أُجريت دراسة دقيقة للتغيرات الطيفية والزمنية لمصادر الأشعة السينية الصلبة المعروفة.

احتوت الحزمة التجريبية على أربعة كواشف أشعة غاما من الجرمانيوم عالي النقاء من النوع p، مبردة ، بحجم إجمالي يبلغ حوالي 100 سم مكعب. ${\displaystyle ^{3}}$تم وضع الجهاز داخل درع وميضي سميك (بمتوسط ​​6.6 سم  ) من يوديد السيزيوم (CsI) في وضع مضاد للتزامن النشط ^{[ 2 ]} لكبح التشويش الخلفي. كانت التجربة قادرة على قياس طاقات أشعة غاما التي تقع ضمن نطاق الطاقة من 0.045 إلى 10 ميغا إلكترون فولت. تميز نظام كاشف الجرمانيوم بدقة طاقة أولية أفضل من 2.5 كيلو إلكترون فولت عند 1.33 ميغا إلكترون فولت، وحساسية خطية تتراوح من 1 × 10⁻⁴ إلى 1 × 10⁻⁵ فوتون/سم² ^ثانية ، اعتمادًا على الطاقة. كانت المعلمات التجريبية الرئيسية هي: (1) عامل هندسي قدره 11.1 سم² ^{ستراديان} ، (2) مساحة فعالة تبلغ حوالي 75 سم² ${\displaystyle ^{2}}$عند طاقة 100 كيلو إلكترون فولت، (3) مجال رؤية يبلغ حوالي 30 درجة (نصف العرض عند نصف الارتفاع ) عند طاقة 45 كيلو إلكترون فولت، و(4) دقة زمنية أقل من 0.1 مللي ثانية لكواشف الجرمانيوم و10 ثوانٍ لكواشف يوديد السيزيوم. عمل مطياف أشعة غاما حتى 1 يونيو 1980، عندما نفد مُبرِّده . ^{[ 3 ] [ 4 ]} تأثرت دقة طاقة كواشف الجرمانيوم بالتدهور (بشكل يتناسب تقريبًا مع الطاقة والزمن) نتيجةً للتلف الإشعاعي. ^{[ 5 ]} البيانات الأولية متاحة من مركز أبحاث فيزياء الغلاف الجوي عالي الطاقة التابع لناسا ^{[ 6 ]} وفي مختبر الدفع النفاث. تشمل هذه البيانات معلومات عن الجهاز والمدار والاتجاه، بالإضافة إلى بعض المعلومات التشغيلية للمركبة الفضائية على أشرطة ثنائية بدقة 1600 بت لكل بوصة. تم لاحقًا أرشفة بعض هذه المواد على وسائط تخزين أحدث. ^{[ 7 ]} تم اقتراح التجربة وتطويرها وإدارتها من قبل مختبر الدفع النفاث التابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، تحت إشراف الدكتور آلان إس. جاكوبسون .

قاس مشروع HEAO C-2 التركيب النسبي لنظائر الأشعة الكونية الأولية بين البريليوم والحديد (العدد الذري من 4 إلى 26) ووفرة العناصر حتى القصدير (العدد الذري = 50). وشكّلت عدادات تشيرينكوف ومقاييس الهودوسكوب ، بالإضافة إلى المجال المغناطيسي للأرض، مطيافًا. وقد حدد هذا المطياف شحنة وكتلة الأشعة الكونية بدقة تصل إلى 10% لأكثر العناصر وفرةً ضمن نطاق الزخم من 2 إلى 25 جيجا إلكترون فولت/ثانية (حيث c سرعة الضوء). أشرف على المشروع علميًا الباحثان الرئيسيان البروفيسور برنارد بيترز والدكتورة ليوي كوخ-ميراموند. وقد حُفظت قاعدة البيانات الأولية في مركز الدراسات النووية في ساكلاي ومعهد أبحاث الفضاء الدنماركي. ويمكن الاطلاع على معلومات حول منتجات البيانات في دراسة إنجلمان وآخرون، 1985. ^{[ 8 ]}

كان الهدف من تجربة HEAO C-3 قياس طيف الشحنة لنوى الأشعة الكونية ضمن نطاق الشحنة النووية (Z) من 17 إلى 120، في مجال الطاقة من 0.3 إلى 10 جيجا إلكترون فولت/نيوكليون؛ وذلك لتوصيف مصادر الأشعة الكونية، وعمليات التخليق النووي، وأنماط الانتشار. تألف الكاشف من جهاز مزدوج الطرفين، يتألف من منظارين علوي وسفلي، وثلاث غرف تأين مزدوجة الفجوة. يفصل بين الطرفين مشع تشيرينكوف. بلغ العامل الهندسي 4 سم² ^- ستراديان. استطاعت غرف التأين قياس الشحنة بدقة تصل إلى 0.24 وحدة شحنة عند الطاقة المنخفضة، و0.39 وحدة شحنة عند الطاقة العالية والشحنة النووية العالية. بينما استطاع عداد تشيرينكوف قياس الشحنة بدقة تتراوح بين 0.3 و0.4 وحدة شحنة. للمزيد من التفاصيل، راجع Binns et al. ^{[ 9 ]} . تم اقتراح التجربة وإدارتها من قبل مختبر الإشعاع الفضائي التابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتك)، تحت إشراف الباحث الرئيسي البروفيسور إدوارد سي. ستون جونيور من كالتك، والدكتور مارتن إتش. إسرائيل، والدكتور سيسيل جيه. وادينجتون.

كان مشروع HEAO 3 المهمة الأخيرة في سلسلة مرصد علم الفلك عالي الطاقة ، والذي أداره مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا (MSFC)، حيث كان عالم المشروع الدكتور توماس أ. بارنيل، ومدير المشروع الدكتور جون ف. ستون. وكان المقاول الرئيسي شركة TRW .

• برنامج HEAO
• مرصد علم الفلك عالي الطاقة 1
• مرصد أينشتاين (HEAO 2)