Observatorio de Astronomía de Altas Energías 3

El último de los tres Observatorios Astronómicos de Alta Energía de la NASA , el HEAO 3, fue lanzado el 20 de septiembre de 1979 a bordo de un cohete Atlas-Centaur , a una órbita terrestre baja casi circular con una inclinación de 43,6 grados y un perigeo inicial de 486,4 km. Su modo de operación normal consistía en un escaneo celeste continuo, girando aproximadamente una vez cada 20 minutos alrededor del eje z de la nave espacial, que apuntaba nominalmente al Sol. La masa total del observatorio en el momento del lanzamiento era de 2660,0 kilogramos (5864,3 lb) . ^{[ 1 ]}  

HEAO 3 incluía tres instrumentos científicos: el primero, un espectrómetro criogénico de rayos gamma de germanio de alta resolución , y dos dedicados a la observación de rayos cósmicos . Los objetivos científicos de los tres experimentos de la misión eran:

(1) estudiar la intensidad, el espectro y el comportamiento temporal de las fuentes de rayos X y rayos gamma entre 0,06 y 10 MeV; medir la isotropía del fondo difuso de rayos X y rayos gamma; y realizar una búsqueda exploratoria de emisiones de líneas de rayos X y rayos gamma;

(2) determinar la composición isotópica de los componentes más abundantes del flujo de rayos cósmicos con masa atómica entre 7 y 56, y el flujo de cada elemento con número atómico (Z) entre Z = 4 y Z = 50;

(3) buscar núcleos superpesados ​​hasta Z = 120 y medir la composición de los núcleos con Z >20.

El instrumento HEAO "C-1" (como se le conocía antes de su lanzamiento) era un experimento de exploración del cielo que operaba en las bandas de rayos X duros y rayos gamma de baja energía. El espectrómetro de rayos gamma fue diseñado específicamente para buscar la línea de rayos gamma de 511 keV producida por la aniquilación de positrones en estrellas, galaxias y el medio interestelar (ISM), la emisión de líneas de rayos gamma nucleares esperada de las interacciones de rayos cósmicos en el ISM, los productos radiactivos de la nucleosíntesis cósmica y las reacciones nucleares debidas a rayos cósmicos de baja energía. Además, se realizó un estudio minucioso de las variaciones espectrales y temporales de fuentes conocidas de rayos X duros.

El paquete experimental contenía cuatro detectores de rayos gamma de germanio de alta pureza, tipo p y refrigerados, con un volumen total de aproximadamente 100 cm³. ${\displaystyle ^{3}}$, encerrado en un grueso (6,6  cm de media) escudo de centelleo de yoduro de cesio (CsI) en anticoincidencia activa ^{[ 2 ]} para suprimir el fondo extraño. El experimento fue capaz de medir energías de rayos gamma dentro del intervalo de energía de 0,045 a 10 MeV. El sistema detector de Ge tenía una resolución energética inicial mejor que 2,5 keV a 1,33 MeV y una sensibilidad de línea de 1,E-4 a 1,E-5 fotones/cm ² -s, dependiendo de la energía. Los parámetros experimentales clave fueron (1) un factor geométrico de 11,1 cm ² -sr, (2) área efectiva ~75 cm ${\displaystyle ^{2}}$a 100 keV, (3) un campo de visión de ~30 grados FWHM a 45 keV, y (4) una resolución temporal de menos de 0,1 ms para los detectores de germanio y 10 s para los detectores de CsI. El espectrómetro de rayos gamma funcionó hasta el 1 de junio de 1980, cuando se agotó su criógeno . ^{[ 3 ] [ 4 ]} La resolución energética de los detectores de Ge estuvo sujeta a degradación (aproximadamente proporcional a la energía y al tiempo) debido al daño por radiación. ^{[ 5 ]} Los datos primarios están disponibles en el HESARC de la NASA ^{[ 6 ]} y en el JPL. Incluyen datos de instrumentos, órbita y aspecto, además de información de mantenimiento de la nave espacial en cintas binarias de 1600 bpi. Parte de este material se ha archivado posteriormente en soportes más modernos. ^{[ 7 ]} El experimento fue propuesto, desarrollado y gestionado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro del Instituto Tecnológico de California, bajo la dirección del Dr. Allan S. Jacobson .

El experimento HEAO C-2 midió la composición relativa de los isótopos de los rayos cósmicos primarios entre el berilio y el hierro (Z de 4 a 26) y las abundancias elementales hasta el estaño (Z=50). Los contadores Cerenkov y los hodoscopios , junto con el campo magnético terrestre, formaron un espectrómetro. Determinaron la carga y la masa de los rayos cósmicos con una precisión del 10 % para los elementos más abundantes en el rango de momento de 2 a 25 GeV/c (c=velocidad de la luz). La dirección científica estuvo a cargo de los investigadores principales, el Prof. Bernard Peters y el Dr. Lyoie Koch-Miramond. La base de datos primaria se ha archivado en el Centre Etudes Nuclearires de Saclay y el Danish Space Research Institute. Engelman et al. 1985 proporciona información sobre los productos de datos. ^{[ 8 ]}

El propósito del experimento HEAO C-3 fue medir el espectro de carga de los núcleos de rayos cósmicos en el rango de carga nuclear (Z) de 17 a 120, en el intervalo de energía de 0,3 a 10 GeV/nucleón; caracterizar las fuentes de rayos cósmicos; los procesos de nucleosíntesis y los modos de propagación. El detector consistía en un instrumento de doble extremo con hodoscopios superior e inferior y tres cámaras de ionización de doble espacio. Los dos extremos estaban separados por un radiador Cerenkov. El factor geométrico era de 4 cm² ^- sr. Las cámaras de ionización podían resolver la carga hasta 0,24 unidades de carga a baja energía y 0,39 unidades de carga a alta energía y alto Z. El contador Cerenkov podía resolver de 0,3 a 0,4 unidades de carga. Binns et al. ^{[ 9 ]} proporcionan más detalles. El experimento fue propuesto y gestionado por el Laboratorio de Radiación Espacial del Instituto Tecnológico de California (Caltech), bajo la dirección del investigador principal, el profesor Edward C. Stone , Jr., de Caltech, y los doctores Martin H. Israel y Cecil J. Waddington.

El proyecto HEAO 3 fue la misión final de la serie del Observatorio de Astronomía de Alta Energía , gestionado por el Centro de Vuelos Espaciales Marshall (MSFC) de la NASA. El científico del proyecto fue el Dr. Thomas A. Parnell y el director del proyecto, el Dr. John F. Stone. El contratista principal fue TRW .

• Programa HEAO
• Observatorio de Astronomía de Altas Energías 1
• Observatorio Einstein (HEAO 2)