قمر صناعي فلكي صغير 3

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

المركبة الفضائية SAS 3 كما قد تبدو عند نشرها في مدارها. يشير محور الدوران الاسمي، أو المحور +z، إلى أعلى اليمين، مع وجود جهاز RMC وجهاز تتبع نجمي واحد لتحديد الوضع. تشير الأجهزة المتبقية وجهاز تتبع نجمي ثانٍ إلى خارج الصورة باتجاه المشاهد. قامت الألواح الشمسية الأربعة بشحن البطاريات خلال النهار المداري.

كان القمر الصناعي الفلكي الصغير 3 (SAS 3، المعروف أيضًا باسم SAS-C قبل الإطلاق) (المستكشف 53) تلسكوبًا فضائيًا للأشعة السينية تابعًا لوكالة ناسا . [ 1 ] عمل القمر من 7 مايو 1975 إلى 9 أبريل 1979، وغطى نطاق الأشعة السينية بأربع تجارب على متنه. تم بناء القمر الصناعي بواسطة مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز (APL)، واقترحه مركز أبحاث الفضاء التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (CSR) وأداره. أُطلق القمر على متن مركبة سكاوت من منصة سان ماركو الإيطالية ( مركز بروليو الفضائي ) بالقرب من ماليندي ، كينيا ، إلى مدار أرضي منخفض قريب من خط الاستواء. عُرف أيضًا باسم المستكشف 53، كجزء من برنامج المستكشف التابع لناسا . [ 2 ]

كانت المركبة الفضائية مُثبّتة على ثلاثة محاور بواسطة عجلة زخم تُستخدم لتحقيق الاستقرار حول محور الدوران الاسمي، أو المحور Z. وكان من الممكن تغيير اتجاه المحور Z على مدى ساعات باستخدام ملفات عزم مغناطيسي تتفاعل مع المجال المغناطيسي للأرض . وتقوم الألواح الشمسية بشحن البطاريات خلال فترة النهار من كل مدار، مما يعني أن المركبة SAS 3 لم تكن تحتوي عمليًا على أي مواد استهلاكية تحدّ من عمرها الافتراضي بعد انتهاء عمر مسجلات الأشرطة والبطاريات ومقاومة الهواء المدارية. وكانت المركبة الفضائية تعمل عادةً في وضع الدوران، حيث تدور دورة واحدة كل 95 دقيقة، مما يسمح لمصابيح LED وتجارب مُجمِّع الأشعة الأنبوبي والشرائحي، التي كانت تُوجّه نحو الخارج على طول المحور Y، برؤية السماء ومسحها بشكل شبه مستمر. كما كان من الممكن إيقاف الدوران، مما يسمح بإجراء عمليات رصد مُوجَّهة ومُطوَّلة (تصل إلى 30 دقيقة) لمصادر مُحدَّدة بواسطة أجهزة المحور Y. وكانت البيانات تُسجَّل على متن المركبة بواسطة مسجلات أشرطة مغناطيسية، ويتم تشغيلها أثناء مرورها بالمحطة في كل مدار. [ 3 ]

كانت مهمة المركبة الفضائية SAS 3 تُدار من مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في غرينبيلت، ميريلاند ، ولكن البيانات كانت تُنقل عبر المودم إلى معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) لإجراء التحليل العلمي، حيث كان الطاقم العلمي والفني متواجدًا على مدار الساعة. وكانت البيانات من كل مدار تخضع لتحليل علمي سريع في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا قبل مرور المحطة المدارية التالية، مما يسمح بتعديل خطة العمليات العلمية عبر تعليمات هاتفية من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلى مركز غودارد لرحلات الفضاء لدراسة الأهداف في الوقت الفعلي تقريبًا.

يطلق

أُطلقت المركبة الفضائية من منصة سان ماركو قبالة سواحل كينيا ، أفريقيا ، إلى مدار شبه دائري قريب من خط الاستواء . احتوت المركبة على أربعة أجهزة: تجربة ما وراء المجرة، وتجربة مراقبة المجرة، وتجربة مراقبة العقرب، وتجربة امتصاص المجرة. في وضعها المداري، بلغ ارتفاع المركبة 145.2 سم (57.2 بوصة) ، وبلغ طولها من طرف إلى طرف 470.3 سم (185.2 بوصة) . استُخدمت أربعة ألواح شمسية مع بطارية نيكل-كادميوم مكونة من 12 خلية لتوفير الطاقة طوال فترة المدار. تم تثبيت المركبة على طول المحور Z، ودُورت بمعدل 0.1 درجة/ثانية تقريبًا. أُجريت تغييرات اتجاه محور الدوران عن طريق أوامر أرضية، إما بتأخير أو في الوقت الفعلي. كان من الممكن تحريك المركبة الفضائية ذهابًا وإيابًا بزاوية ± 2.5 درجة عبر مصدر محدد على طول المحور السيني بسرعة 0.01 درجة/ثانية. أُجريت التجارب على طول المحور العيني للمركبة الفضائية، عموديًا عليه، وبزاوية معينة. [ 4 ]    

أهداف

كانت الأهداف العلمية الرئيسية للمهمة هي:

  1. تحديد مواقع مصادر الأشعة السينية الساطعة بدقة تصل إلى 15 ثانية قوسية؛
  2. دراسة مصادر مختارة ضمن نطاق الطاقة 0.1-55 كيلو إلكترون فولت ؛
  3. ابحث باستمرار في السماء عن المستعرات النجمية للأشعة السينية، والتوهجات، والظواهر العابرة الأخرى.

كانت المركبة الفضائية إكسبلورر 53 (SAS-C) مركبة صغيرة هدفت إلى مسح القبة السماوية بحثًا عن مصادر تشع في نطاق الأشعة السينية، وأشعة غاما ، والأشعة فوق البنفسجية ، وغيرها من الأطياف. وشملت مهامها الرئيسية قياس انبعاثات الأشعة السينية من مصادر خارج المجرة، ورصد شدة وأطياف مصادر الأشعة السينية المجرية من 0.2 إلى 60 كيلو إلكترون فولت، ورصد شدة الأشعة السينية لمصدر سكوربيو إكس-1 . [ 5 ]

التجارب

تجربة خارج المجرة (EGE)

حددت هذه التجربة مواقع مصادر الأشعة السينية الضعيفة جدًا خارج المجرة . رصد الجهاز منطقةً من السماء مساحتها 100 درجة مربعة حول محور دوران القمر الصناعي. كانت الأهداف المحددة لدراسة مدتها عام واحد كما يلي: (1) عنقود مجرات العذراء لمدة 4 أشهر، (2) خط استواء المجرة لمدة شهرين، (3) سديم أندروميدا لمدة 3 أشهر، و(4) سحابتا ماجلان لمدة 3 أشهر. تألف الجهاز من مُجمِّع أشعة مُعدَّل بعرض كامل عند نصف الحد الأقصى (FWHM) يبلغ 2.5 دقيقة قوسية وآخر 4.5 دقيقة قوسية ، بالإضافة إلى عدادات تناسبية حساسة لنطاق الطاقة من 1.5 إلى 10 كيلو إلكترون فولت . بلغت المساحة الفعالة لكل مُجمِّع أشعة حوالي 225 سم² . وفر نظام التوجيه معلومات عن اتجاه مُجمِّعات الأشعة بدقة تصل إلى 15 ثانية قوسية. [ 6 ]

تجربة الامتصاص المجري (GAE)

تم تحديد كثافة وتوزيع المادة بين النجوم بقياس التغير في شدة خلفية الأشعة السينية المنتشرة منخفضة الطاقة كدالة لخط العرض المجري . استُخدم عداد تناسبي ذو نافذة من البولي بروبيلين بسمك 1 ميكرومتر لنطاقي الطاقة من 0.1 إلى 0.4 كيلو إلكترون فولت ومن 0.4 إلى 1.0 كيلو إلكترون فولت، بينما غطى عداد ذو نافذة من التيتانيوم بسمك 2 ميكرومتر نطاق الطاقة من 0.3 إلى 0.5 كيلو إلكترون فولت. إضافةً إلى ذلك، استُخدم عدادان ذوا نافذة من البريليوم بسمك 1 مليمتر لنطاق الطاقة من 1.0 إلى 10 كيلو إلكترون فولت. كانت زوايا رؤية المجمعات في هذه التجربة 3 درجات للعداد ذي الميكرومتر الواحد، ودرجتين للعداد ذي المليمترين، ودرجتين للعداد ذي المليمتر الواحد. [ 7 ]

تجربة مراقبة المجرة (GME)

كان الهدف من هذه التجربة تحديد مواقع مصادر الأشعة السينية المجرية بدقة تصل إلى 15 ثانية قوسية، ومراقبة هذه المصادر لرصد أي تغيرات في شدتها. تم تحديد مواقع المصادر باستخدام مُجمِّعات التعديل الخاصة بتجربة المجرات الخارجية خلال فترة رصد خط استواء المجرة التي استمرت شهرين. تمت مراقبة سماء الأشعة السينية باستخدام ثلاثة مُجمِّعات شرائحية. وُضِع مُجمِّع واحد، بأبعاد 1° × 70° (نصف العرض عند نصف الارتفاع)، عموديًا على المستوى الاستوائي للقمر الصناعي، بينما وُضِع المُجمِّعان الآخران، بأبعاد 0.5° × 45° (نصف العرض عند نصف الارتفاع)، بزاوية 30° أعلى و30° أسفل المُجمِّع الأول. كان الكاشف الموجود خلف كل مُجمِّع عبارة عن عداد تناسبي، حساس من 1.5 إلى 13 كيلو إلكترون فولت، بمساحة فعالة تبلغ حوالي 100 سم² . أما المُجمِّع ذو زاوية 1.0°، فكان مزودًا بعداد إضافي بنفس المساحة، حساس من 8 إلى 50 كيلو إلكترون فولت. تم الحصول على ثلاثة خطوط للموقع لأي مصدر معين عندما كان القمر الصناعي يدور بسرعة ثابتة تبلغ 4 دقائق قوسية/ثانية حول المحور Z. [ 8 ]

تجربة مراقبة برج العقرب (SME)

وُضِعَ مُجمِّعٌ شعاعيٌّ ذو شرائحٍ بأبعاد 12° × 50° وعرضٍ نصفٍ أقصى (FWHM) بحيث يكون محوره الطويل عموديًا على محور دوران القمر الصناعي، ما يسمح برصد نقطةٍ مُحدَّدةٍ في السماء لحوالي 25% من دورةٍ كاملة. ومُنِحَ هذا المُجمِّع بزاوية 31° بالنسبة للمستوى الاستوائي للقمر الصناعي، بحيث رُصِدَ القمر الصناعي Scorpio X-1 بينما كان المحور Z مُوَجَّهًا نحو عنقود مجرات العذراء. استُخدِمَت في هذه التجربة عداداتٌ تناسبيةٌ ذات نوافذ من البريليوم بعرض 1 مم. وتراوح نطاق الطاقة من 1.0 إلى 60 كيلو إلكترون فولت، وبلغت المساحة الفعالة الكلية حوالي 40 سم² . [ 9 ]

نتائج البحث

كان برنامج SAS 3 مثمرًا للغاية بفضل مرونته وسرعة استجابته. ومن أهم نتائجه ما يلي:

  • بعد فترة وجيزة من اكتشاف أول مصدر للأشعة السينية بواسطة ANS ، أدت فترة مكثفة من اكتشاف مصادر الانفجار بواسطة SAS 3 بسرعة إلى اكتشاف وتوصيف حوالي اثني عشر جسمًا إضافيًا، بما في ذلك Rapid Burster الشهير، [ 10 ] MXB1730-335. [ 11 ] [ 12 ] وقد أثبتت هذه الملاحظات تحديد مصادر الأشعة السينية المتفجرة مع أنظمة النجوم النيوترونية الثنائية؛
  • كان مرصد RMC أول أداة توفر بشكل روتيني مواقع الأشعة السينية بدقة كافية تسمح بمتابعتها بواسطة المراصد البصرية لتحديد نظائرها في نطاق الأشعة السينية/البصرية، حتى في المناطق المزدحمة بالقرب من مستوى المجرة. تم الحصول على ما يقرب من 60 موقعًا بدقة تصل إلى دقيقة قوسية واحدة أو أقل. ساعدت عمليات تحديد المصادر الناتجة في ربط علم فلك الأشعة السينية بالجزء الرئيسي من الفيزياء الفلكية النجمية؛
  • أدى اكتشاف النبضات التي تبلغ مدتها 3.6 ثانية للثنائي النجمي العابر المكون من نجم نيوتروني ونجم Be 4U 0115+63 ، [ 13 ] إلى تحديد مداره ورصد خط امتصاص سيكلوتروني في مجاله المغناطيسي القوي. وقد تم اكتشاف العديد من الثنائيات النجمية المكونة من نجم Be ونجم نيوتروني لاحقًا كفئة من مصادر انبعاث الأشعة السينية؛
  • اكتشاف انبعاث الأشعة السينية من HZ 43 (قزم أبيض معزول)، [ 14 ] Algol، ومن AM Her ، [ 15 ] أول نظام ثنائي قزم أبيض مغناطيسي للغاية يُرى في الأشعة السينية؛
  • تم تحديد الموقع المتكرر لمصادر الأشعة السينية بالقرب من مراكز التجمعات الكروية؛
  • أول تحديد لنجم كوازار من خلال انبعاث الأشعة السينية منه؛
  • أثبت جهاز الأشعة السينية اللينة أن شدة الإشعاع المنتشر في نطاق 0.10-28 كيلو إلكترون فولت ترتبط بشكل عام عكسيًا بكثافة عمود الهيدروجين المحايد ، مما يشير إلى امتصاص مصادر الإشعاع المنتشر الخارجية بواسطة الوسط بين النجوم المجري الأمامي . [ 16 ]

كان من بين الباحثين الرئيسيين في مشروع SAS 3 أساتذة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا جورج دبليو كلارك ، وهيل في برادت، ووالتر إتش جي ليوين . ومن بين المساهمين الرئيسيين الآخرين الأساتذة كلود آر كانيزاريس وساول رابابورت ، والدكاترة جيفري إيه هوفمان ، وجورج ريكر، وجيف ماكلينتوك، ورودجر دوكسي ، وغاريت جيرنيجان ، ولين كومينسكي ، وجون دوتي، وغيرهم الكثير، بمن فيهم العديد من طلاب الدراسات العليا.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ المراجعة السنوية لعلم الفلك والفيزياء الفلكية ، "بعثات علم الفلك بالأشعة السينية"، هـ. برادت، ت. أوهاشي وك. باوند؛ المجلد 30، ص 391 وما بعدها (1992)
  2. ↑ HEASARC GSFC، تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أكتوبر 2009، نظرة عامة على المهمة
  3. ↑ دبليو. ماير 1975، ملخص APL التقني، 14، 14.
  4. ↑ "المسار: المستكشف 53 (SAS-C) 1975-037A" . ناسا. 28 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 نوفمبر 2021 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  5. ↑ "عرض: المستكشف 53 (SAS-C) 1975-037A" . ناسا. 28 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه في 18 نوفمبر 2021 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  6. ↑ "تجربة: تجربة خارج المجرة (EGE)" . ناسا. 28 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 نوفمبر 2021 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  7. ↑ "تجربة: تجربة الامتصاص المجري (GAE)" . ناسا. 28 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 نوفمبر 2021 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  8. ↑ "تجربة: تجربة مراقبة المجرة (GME)" . ناسا. 28 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 نوفمبر 2021 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  9. ↑ "تجربة: تجربة مراقبة العقرب (SME)" . ناسا. 28 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 نوفمبر 2021 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  10. ↑ HEASARC منحنى الضوء للمتفجر السريع
  11. ↑ Lewin, WHG et al.; Astrophys. J. Lett; 209, L95−L99 (1976)
  12. ↑ HL Marshall، وآخرون ؛ "تحليل إضافي لملاحظات SAS 3 للمصدر السريع /MXB 1730-335"، مجلة الفيزياء الفلكية، الجزء 1، المجلد 227، 15 يناير 1979، ص 555-562.
  13. ↑ ل. كومينسكي وآخرون ؛ "اكتشاف نبضات الأشعة السينية لمدة 3.6 ثانية من 4U0115+63"، مجلة نيتشر 273، 367-369 (1 يونيو 1978)؛ doi : 10.1038/273367a0
  14. ↑ هيرن، د. ر. وآخرون، 1976، مجلة الفيزياء الفلكية (رسائل) ، المجلد 203، L21
  15. ↑ هيرن، ريتشاردسون، وكلارك، 1976، "ملاحظات SAS-3 لـ AM Her = 3U1809+50"، الجمعية الفلكية البريطانية لعلم الفلك، المجلد 8، ص 512
  16. ↑ "مسح SAS 3 لخلفية الأشعة السينية اللينة"، FJ Marshall و GW Clark، Astrophysical Journal، الجزء 1 (ISSN 0004-637X)، المجلد 287، 15 ديسمبر 1984، ص 633-652.

مصادر