«Эксплорер-11» (также известный как S-15 ) — спутник НАСА , на котором был установлен первый космический гамма-телескоп . Это положило начало космической гамма-астрономии. Запущенный 27 апреля 1961 года «Юноной II» спутник возвращал данные до 17 ноября 1961 года, когда проблемы с электропитанием положили конец научной миссии. За семимесячный срок службы космического корабля он зарегистрировал двадцать два события гамма-излучения и около 22 000 событий космического излучения .
Эксплорер-11 был запущен с целью обнаружения источников гамма-лучей высокой энергии. Космический корабль достиг орбиты с апогеем 1786 км (1110 миль), перигеем 486 км (302 мили), периодом 108,10 минут и наклонением 28,90 °. Помимо обнаружения гамма-лучей, «Эксплорер 11» был разработан для составления карты их направления с акцентом на плоскость галактики , Галактический центр , Солнце и другие известные источники радиошума ; связать измерения с плотностью потока космических лучей и плотностью межзвездного вещества ; и измерить альбедо высокоэнергетического гамма-излучения атмосферы Земли. Спутник представлял собой восьмиугольную алюминиевую коробку со стабилизированным вращением (30,5 × 30,5 × 58,5 см (12,0 × 12,0 × 23,0 дюйма)) на цилиндре (15,2 см (6,0 дюйма) в диаметре и 52,2 см (20,6 дюйма) в длину). «Эксплорер-11» был сконструирован таким образом, что его устойчивое движение представляло собой опрокидывание вокруг поперечной главной оси, имеющей наибольший момент инерции. Сборка гамма-телескопа была установлена так, чтобы ее ось чувствительности, параллельная длинной оси спутника, вращалась в плоскости падения. Ориентация этой оси в пространстве определялась примерно до 5° с помощью оптических детекторов ракурса и использования известной диаграммы направленности антенны автомобиля. Телеметрию обеспечивали только в реальном времени два передатчика ПМ, поскольку бортовой магнитофон вышел из строя при запуске. [3]
Аппаратура для эксперимента с черенковским детектором « Сэндвич-кристалл Explorer 11 » была такой же, как и для эксперимента с гамма-телескопом. Эксперимент с гамма-излучением был разработан исследователями Массачусетского технологического института (MIT) в первую очередь для обнаружения космических гамма-лучей с энергией более 50 МэВ . Данные о заряженных частицах были собраны с использованием того же прибора. Этот телескоп использовался для определения интенсивности и питч-углового распределения протонов , захваченных в геомагнитной ловушке . Телескоп состоял из антисовпадательного пластикового экрана, слоев кристаллов йодида натрия (NaI) и йодида цезия (CsI) и цилиндрического черенковского детектора. Когда требование антисовпадения пластикового сцинтилляционного экрана было снято, информация о заряженных частицах регистрировалась всеми тремя счетчиками. Кроме того, были зарегистрированы совпадения заряженных частиц между кристаллическим сэндвичем и черенковским детекторами. В этом режиме была получена направленная информация. Телесный угол телескопа составлял около 4,3 см 2 (0,67 кв. дюйма). Направление взгляда телескопа совпадало с осью симметрии космического корабля. Для луча, падающего параллельно направлению взгляда телескопа, эффективность обнаружения падала до 0 при угле 15° от этого направления. Энергетические пороги для каждого детектора были следующими: (1) сцинтилляционный пластик (верхняя часть), электроны -350 кэВ, протоны -3,5 МэВ, (2) сцинтилляционный пластик (нижняя часть), электроны - 400 кэВ, протоны -35 МэВ, (3) кристаллический сэндвич, электроны -400 кэВ, протоны -75 МэВ и (4) черенков, электроны -15 МэВ, протоны -350 МэВ. Время накопления данных о заряженных частицах составляло примерно 30 секунд. Единственная схема масштабирования в Explorer 11 позволяла контролировать один канал за раз. За 7 месяцев, в течение которых прибор был включен и работал на орбите, полезным временем наблюдений считался только 141 час (3%). Все это время телескоп контролировался на наличие гамма-лучей и заряженных частиц. [4]
Этот эксперимент был предназначен для поиска гамма-лучей высокой энергии (более 50 МэВ ) из небесной сферы . Базовая схема детектора состояла из сэндвича сцинтилляционных кристаллов NaI и CsI (20 г/см 2 ), наблюдаемого одним фотоумножителем , и люцитового черенковского счетчика, наблюдаемого двумя фотоумножителями. Он был полностью окружен экраном из мерцающего пластика, просматриваемым пятью фотоумножителями. Сэндвич-детектор предоставил материал с высоким атомным номером для процесса образования пар, т.е. энергичные гамма-лучи были преобразованы в электрон - позитронные пары. Затем электроны и позитроны попали в черенковский счетчик, который обнаружил частицы, пересекающие его объем только в направлении вниз. Одновременные электрические сигналы от двух ФЭУ указывали на то, что одна или несколько заряженных частиц прошли через телескоп. Сигналы или отсутствие сигналов от окружающего пластикового экрана в момент срабатывания телескопа указывали на то, было ли срабатывание вызвано незаряженной или заряженной частицей. Кроме того, «последние» и «общие» компоненты сигналов фотоумножителя, просматривавшего сэндвич-детектор, позволили различить события, индуцированные нейтронами и гамма-излучением. Эксперимент проходил нормально с момента запуска до 17 ноября 1961 года. [5]
Телескоп Explorer 11, разработанный в Массачусетском технологическом институте (MIT), использовал комбинацию сэндвич-сцинтиллятора и черенковского счетчика для измерения направлений прихода и энергии высокоэнергетических гамма-лучей. Поскольку телескоп не удалось навести, космический корабль начал медленное вращение для сканирования небесной сферы. Из-за более высокой, чем планировалось, орбиты, которая привела космический корабль в помеховое излучение радиационного пояса Ван Аллена , и раннего выхода из строя бортового магнитофона, из примерно 7 месяцев удалось отобрать только 141 час полезного времени наблюдений. в течение которого работал прибор. За это время было зарегистрировано тридцать одно событие «сигнатуры гамма-излучения», когда телескоп был направлен в направлении, далеком от атмосферы Земли , которая является относительно ярким источником гамма-лучей, образующихся при взаимодействии обычных протонов космических лучей с атомами воздуха. . Небесное распределение тридцати одного направления прибытия не выявило статистически значимой корреляции с направлением какого-либо потенциального космического источника. В отсутствие такой корреляции невозможно было установить причину тридцати одного события как гамма-лучи космического происхождения. Таким образом, результаты эксперимента были представлены как верхние пределы, которые были значительно ниже пределов, полученных в предыдущих экспериментах с воздушным шаром.
Усовершенствованный гамма-телескоп, также разработанный в Массачусетском технологическом институте, был запущен на орбитальной солнечной обсерватории 3 ( OSO 3 ), запущенной в 1967 году. Он осуществил первое точное наблюдение высокоэнергетических космических гамма-лучей как от галактических, так и от внегалактических источников. . Более поздние эксперименты, как на орбите, так и на земле, выявили многочисленные дискретные источники космических гамма-лучей в нашей галактике и за ее пределами.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .