[科普中國]-愛因斯坦衛(wèi)星

歷史背景

1970年，在“烏呼嚕”發(fā)射前，美國國家宇航局就已經(jīng)同意在未來10年內(nèi)為一顆高能天文臺（High-Energy Astronomical Observatory，縮寫為HEAO）衛(wèi)星提供資金。高能天文臺上計劃裝上1.2m的X射線望遠鏡。1973年初，國家宇航局由于在維京火星登陸小艇（Viking Mars Lander）計劃上花掉了超出預(yù)期的經(jīng)費，為了省錢，于1月2日取消了高能天文臺項目。1974年7月，美國國家宇航局重新啟動了高能天文臺項目，但是只愿意提供原定資金的一半。這意味著許多科學(xué)家必須縮小甚至放棄他們所承擔(dān)的部件，于是科學(xué)家就被迫把望遠鏡設(shè)計成原定大小的一半。這顆縮小的X射線天文臺衛(wèi)星于1978年11月13日發(fā)射。賈科尼和其他衛(wèi)星開發(fā)者把衛(wèi)星命名為“愛因斯坦”，以紀(jì)念偉大的物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家愛因斯坦的誕辰。1

高能天文臺計劃簡介科學(xué)家們認為，宇宙中的一些天體，諸如脈沖星、類星體、射電星系和超新星，都發(fā)射X射線，而高能天文觀測衛(wèi)星的探測將有助于進一步了解這些X射線源，從而加深宇宙形成的認識。高能天文觀測衛(wèi)星系列共三顆衛(wèi)星，由TRW公司制造。三顆衛(wèi)星計劃的總費用為二億四千八百萬美元，其中第二顆的費用為八千七百萬美元。3

主要設(shè)計特點1978年11月13日（UTC時間05：24），該衛(wèi)星于卡納維拉爾角由一枚宇宙神半人馬座運載火箭發(fā)射進入470千米高的環(huán)地軌道中。衛(wèi)星長約6.7米，直徑約2.4米，重量3175公斤，軌道高度537公里，傾角23.5度，周期94分鐘。在工作了4年后，1981年4月26日，地面控制人員關(guān)閉了其太空艙。

愛因斯坦衛(wèi)星上儀表的有效載荷達到1450千克。衛(wèi)星的航天器是一個高5.68米、直徑2.67米的六角棱柱體。向下鏈路遙感勘測可以6.5千比特/秒的實時資料傳送速度和128千比特/秒的記錄速度進行。一個姿態(tài)控制子系統(tǒng)負責(zé)保持其正確姿勢。航天器還使用回轉(zhuǎn)儀、太陽傳感器和星相跟蹤儀作為傳感裝置。35

搭載儀器愛因斯坦衛(wèi)星上共有5種測量儀器3：

1.高分辨率成象器。這是一臺照相機，其作用是數(shù)字式記錄望遠鏡整個25弧分中心視場范圍的景物。它所產(chǎn)生的“照片”，是關(guān)于所要觀測的天體的位置和特性的資料。這種成象器與兩種分光計（寬帶濾光鏡和物鏡光柵）一塊使用。寬帶濾光鏡用來詳細研究X射線源的特征和探查弱射線源；物鏡光柵分光鏡則產(chǎn)生X射線源衍射圖象。

2.一對成象正比計數(shù)器。這也是一種焦面儀器，與高分辨率成象器相似，但視場較大。它們所產(chǎn)生的圖象的分辨率大約為1弧分。

3.焦面晶體分光計。用來獲取延伸X射線源（如超新星）的光譜和空間分布資料。該分光計有自己的成象正比計數(shù)器，能夠檢測出單個X射線的發(fā)射線，從而獲得一個X射線源的化學(xué)成分的信息。

4.固體分光計。也是一種焦面儀器，具有觀測0.4千電子伏范圍內(nèi)所有X射線光譜的能力，能測量出入射到晶體上的每個光子的能量，并能推斷出它的波長。

5.監(jiān)視正比計數(shù)器。它所觀測的天空范圍與X射線望遠鏡的相同，但記錄的X射線的能量范圍較寬——0.2-20千電子伏。利用這臺計數(shù)器可以幫助校正上面提到的四臺焦面測量儀器的觀測結(jié)果。

成果及意義愛因斯坦衛(wèi)星是第一個發(fā)射進入太空的成像X射線望遠鏡，徹底改變了科學(xué)家對于天空的看法。愛因斯坦天文臺第一次完成了對超新星遺跡的高精度光譜和形態(tài)研究。根據(jù)衛(wèi)星發(fā)回的資料，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)普通恒星發(fā)出的冠狀輻射要比想象中強很多。航天器分解了仙女座星系和麥哲倫星系的大量X射線源。此外，衛(wèi)星還完成了對星系和星系族的第一次X射線輻射研究。6