HEAO-1 — рентгеновский телескоп, запущенный в 1977 году. HEAO-1 обследовал небо в рентгеновской части электромагнитного спектра (0,2 кэВ — 10 МэВ), обеспечивая практически постоянный мониторинг рентгеновских источников вблизи полюсов эклиптики и более детальное изучение ряда объектов с помощью наблюдений продолжительностью 3–6 часов. Это была первая из трех обсерваторий астрономии высоких энергий NASA , HEAO 1 , запущенная 12 августа 1977 года на борту ракеты Atlas с верхней ступенью Centaur , проработавшая до 9 января 1979 года. За это время она просканировала рентгеновское небо почти три раза
HEAO включал четыре рентгеновских и гамма-астрономических инструмента, известных как A1, A2, A3 и A4 соответственно (до запуска HEAO 1 был известен как HEAO A ). Наклонение орбиты составляло около 22,7 градуса. HEAO 1 вернулся в атмосферу Земли 15 марта 1979 года.
Инструмент A1 , или Large-Area Sky Survey (LASS) , охватывал диапазон энергий 0,25–25 кэВ, используя семь больших пропорциональных счетчиков. [2] Он был разработан, эксплуатировался и управлялся в Военно-морской исследовательской лаборатории (NRL) под руководством главного исследователя доктора Герберта Д. Фридмана, а генеральным подрядчиком была TRW . Каталог рентгеновских источников HEAO A-1 включал 842 дискретных рентгеновских источника. [3]
A2 , или Cosmic X-ray Experiment (CXE) , от Goddard Space Flight Center , охватывал диапазон энергий 2–60 кэВ с высоким пространственным и спектральным разрешением. Главными исследователями были доктор Элиху А. Болдт и доктор Гордон П. Гармир. [ 4]
Инструмент A3 , или модуляционный коллиматор (MC) , обеспечивал высокоточные положения рентгеновских источников, достаточно точные, чтобы позволить последующие наблюдения для идентификации оптических и радиоаналогов. Он был предоставлен Центром астрофизики ( Смитсоновская астрофизическая обсерватория и обсерватория Гарвардского колледжа , SAO/HCO). [5] Главными исследователями были доктор Дэниел А. Шварц из SAO и доктор Хейл В. Брэдт из MIT.
Эксперимент A4 , или Hard X-ray/Low Energy Gamma-ray Experiment , использовал сцинтилляционные счетчики на основе иодида натрия (NaI) для покрытия энергетического диапазона от примерно 20 кэВ до 10 МэВ. [6] Он состоял из семи кластеризованных модулей трех различных конструкций в примерно шестиугольной решетке. [7] Каждый детектор был активно экранирован окружающими сцинтилляторами CsI в режиме активного антисовпадения, так что посторонняя частица или событие гамма-излучения сбоку или сзади блокировались электроникой и отклонялись. (В 1960-х годах, во время первых полетов на воздушных шарах, экспериментаторы обнаружили, что пассивные коллиматоры или экраны, изготовленные из таких материалов, как свинец, на самом деле увеличивают уровень нежелательного фона из-за интенсивных ливней вторичных частиц и фотонов, создаваемых частицами с чрезвычайно высокой энергией (ГэВ), характерными для среды космического излучения.) Пластиковый антисовпадающий сцинтилляционный экран, по существу прозрачный для гамма-фотонов, защищал детекторы от высокоэнергетических заряженных частиц, входящих спереди.
Для всех семи модулей нежелательные фоновые эффекты частиц или фотонов, входящих сзади, подавлялись конструкцией «phoswich», в которой активный элемент обнаружения NaI был оптически связан со слоем CsI на его задней поверхности, который, в свою очередь, был оптически связан с одной фотоумножительной трубкой для каждого из семи модулей. Поскольку NaI имеет гораздо более быстрое время отклика (~0,25 мкс), чем CsI (~1 мкс), электронные дискриминаторы формы импульса могли отличать хорошие события в NaI от смешанных событий, сопровождающихся одновременным взаимодействием в CsI.
Самый большой, или детектор высокой энергии (HED), занимал центральное положение и охватывал верхний диапазон от ~120 кэВ до 10 МэВ, с полем зрения (FOV), коллимированным до 37° FWHM . Его детектор NaI имел диаметр 5 дюймов (13 см) и толщину 3 дюйма (7,6 см). Чрезвычайная проникающая способность фотонов в этом диапазоне энергий заставила HED работать в электронном антисовпадении с окружающим CsI, а также с шестью другими детекторами шестиугольника.
Два детектора низкой энергии (LED) были расположены в позициях 180° друг от друга на противоположной стороне шестиугольника. Они имели тонкие детекторы NaI толщиной ~3 мм, также 5 дюймов (13 см) в диаметре, охватывающие диапазон энергий от ~10 до 200 кэВ. Их FOV определялся веерообразными пучками 1,7° x 20° FWHM пассивными параллельными коллиматорами с планками. Планки двух светодиодов были наклонены на ±30° к номинальному направлению сканирования HEAO, пересекая друг друга под углом 60°. Таким образом, работая вместе, они охватывали широкое поле зрения, но могли локализовать небесные источники с точностью, определяемой их узкими полями 1,7°.
Четыре детектора средней энергии (MED) с номинальным диапазоном энергии 80 кэВ — 3 МэВ имели кристаллы детектора NaI диаметром 3 дюйма (7,6 см) и толщиной 1 дюйм (2,5 см) и занимали четыре оставшиеся позиции в шестиугольнике модулей. Они имели круговые поля зрения с 17° FWHM.
Первичные данные от A4 состояли из телеметрии "событие за событием", перечисляющей каждое хорошее (т.е. не заблокированное) событие в детекторах NaI. Эксперимент имел гибкость, позволяющую маркировать каждое событие высотой импульса (пропорциональной его энергии) и одно- или двухбайтовой меткой времени, что позволяло точно хронометрировать такие объекты, как гамма-всплески и пульсары .
Результаты эксперимента включали каталог положений и интенсивностей источников жесткого рентгеновского излучения (10–200 кэВ) [8] , прочную наблюдательную базу для чрезвычайно сильных магнитных полей (порядка 10 13 Гс) на вращающихся нейтронных звездах, связанных с Her X-1 [9] [10] и 4U 0115+634, определенный спектр диффузного компонента между 13 и 200 кэВ, открытие степенной формы спектра плотности мощности Cygnus X-1 и открытие медленных циклов интенсивности в рентгеновских источниках SMC X-1 и LMC X-4, что привело к защите около 15 докторских диссертаций и написанию около 100 научных публикаций.
Прибор A4 был предоставлен и управлялся Калифорнийским университетом в Сан-Диего под руководством профессора Лоуренса Э. Петерсона в сотрудничестве с рентгеновской группой Массачусетского технологического института , где первоначальная обработка данных A4 была выполнена под руководством профессора Уолтера Х. Г. Левина .
